Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). В конструкции современного большегрузного автомобиля сегодня присутствует очень широкая номенклатура зубчатых колес с нестандартным профилем. Изготовление опытных партий таких колес при традиционных подходах к подготовке производства требует больших временных и финансовых затрат на заказ, проектирование и изготовление специального зуборезного инструмента. Развитие многокоординатных станков с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяет сегодня выполнить такую обработку универсальным инструментом. Выполнен обзор методов обработки зубчатых колес инструментом дискового типа – резцовыми головками и дисковыми фрезами при изготовлении зубчатых колес. Показаны недостатки рассмотренных методов при изготовлении опытных образцов венцов. Приведены алгоритмы расчета координат рабочих ходов инструмента. Приведены экспериментальные данные обработки зубчатого венца при поперечных и продольных рабочих ходах. Дана оценка погрешности профиля по данным измерений на зубоизмерительной координатно-измерительной машине. Цель работы. Снижение стоимости и сроков подготовки производства косозубых зубчатых венцов в условиях мелкосерийного и опытного производства с обеспечением производительности, сопоставимой с обработкой специализированным зуборезным инструментом. Используемые методы. Использованы математические методы матричных преобразований. Новизна. Впервые в отечественном автомобилестроении за счет возможностей современных пятикоординатных станков с ЧПУ реализована технология формообразования зубчатого венца универсальной дисковой фрезой, включающая обработку эвольвентных поверхностей, дна впадины, а также снятие фасок по кромкам зубьев. Результат. Разработанная технология обработки универсальна и обеспечивает высокую точность обработанного зубчатого венца, сравнимую с точностью обработки традиционными способами зубообработки – червячными фрезами или долбяками. Практическая значимость. Технология внедрена в процесс опытного производства косозубых зубчатых колес и позволяет сократить длительность подготовки производства новых зубчатых перетач с 2-3-х месяцев до 1-2-х часов за счет отсутствия затрат времени на изготовление специальных зажимных оправок и зуборезного инструмента.

Аннотация: Работа выполнена с целью выявления наиболее перспективных направлений совершенствования процессов сгущения и обезвоживания отходов флотации углей. Показано, что актуальность этой темы связана с тенденцией к увеличению объёма углей, обогащаемых флотацией, и содержания в них тонких частиц породных минералов, в том числе глинистых, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества образующихся отходов флотации и возрастанию трудности их обезвоживания. С другой стороны, требования по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов обусловливают целесообразность работы углеобогатительных фабрик с замкнутым водно-шламовым циклом, обеспечивающим получение осветлённой чистой воды для повторного использования на фабрике и твёрдой фазы обезвоженного осадка для последующего транспортирования и складирования в сухом виде. В статье приведены сведения о составе и физико-химических характеристиках отходов флотации, влияющих на показатели процессов сгущения и обезвоживания. Рассмотрены процессы сгущения суспензий отходов флотации в сгустителях: радиальных, цилиндроконических, в том числе пастовое, и пластинчатых. Показана целесообразность применения радиальных сгустителей со взвешенным слоем и осадкоуплотнителем для получения слива с возможно более низким содержанием твёрдой фазы и концентрированной сгущённой суспензии. Приведены сведения о процессах обезвоживания отходов флотации: фильтрованием на ленточных и камерных фильтр-прессах, вакуум-фильтрах, осадительных центрифугах. Указаны достоинства и недостатки рассмотренных методов обезвоживания. Показано, что перспективными способами интенсификации процессов сгущения и обезвоживания отходов флотации являются: совместное применение коагулянтов и флокулянтов; оптимизация значений расхода флокулянтов и режима их перемешивания с суспензией, в том числе дробная подача; рециркуляция части слива в процессе сгущения.

Аннотация: На крупных предприятиях – в транспортных и машиностроительных холдингах – широко внедряются системы управления качеством, одним из аспектов которых является оценка функциональной безопасности, предназначенная для выявления и устранения «слабых» мест в управлении качеством и безопасностью движения на инфраструктурных объектах. Приоритетная задача заключается в обеспечении гарантированной безопасности и надежности основной функции, а именно функции перевозки. Надежность перевозочного процесса, то есть его бесперебойное функционирование, поддерживается за счет грамотной эксплуатации и качественного ремонта инфраструктурных объектов, услуг сторонних организаций. Для финансовой и экономической стабильности уровень безопасности эксплуатации инфраструктурных объектов должен стремиться к недопущению транспортных происшествий, что в значительной степени зависит от профилактических мероприятий, направленных на предупреждение случаев нарушения безопасности движения и отказов технических средств при эксплуатации инфраструктурных объектов. В работе предложен анализ нормативных документов при проведении оценки, надежности и качества перевозки в машиностроительных и транспортных холдингах. Оценка основана на сборе массивов статистических данных при эксплуатации инфраструктурных объектов для последующего исследования с учетом влияния ключевых показателей деятельности инфраструктурных объектов и весовых коэффициентов для рейтинговой оценки функционала безопасности движения. Анализируемая в работе Методика реализует рискориентированный подход с учетом частот событий и влияния этих частот на потери от них в виде табличных коэффициентов. Вместе с тем учет нескольких важных коэффициентов является не отражающим тяжесть последствий соответственно уровню нарушений. Правильная оценка функциональной безопасности региональных центров корпоративного управления, дирекций и служб необходима не только для сравнения результатов обеспечения безопасности движения, но и для выявления и дальнейшего устранения «слабых» мест в управлении качеством и безопасностью движения транспортных единиц на инфраструктурных объектах.

Аннотация: В статье приведены результаты сравнительного анализа применения реологических моделей с 5-ю и 9-ю коэффициентами, основанных на эмпирической формуле Хензеля-Шпиттеля. Исследуемый материал – новый алюминиевый сплав RS-356 (Al – 92,58; Si – 6,83; Mg – 0,29; Mn – 0,002; Fe – 0,14; Ti – 0,15; Cu – 0,002; Zn – 0,003), заготовки из которого формируются методом селективного лазерного сплавления. Значения неизвестных коэффициентов определены за счет проведения натурного и вычислительного экспериментов – реализован метод решения обратной задачи, а также применения оригинальной методики обработки результатов натурного эксперимента. Натурный эксперимент проведен методом испытания цилиндрических образцов исследуемого сплава RS-356 на сжатие в диапазоне температур от 20 до 450°С при постоянных скоростях деформации 0,001, 0,01 и 0,4 с-1. Образцы диаметром 10 мм и высотой 10 мм получены методом электроэрозии из заготовок сплава RS-356. Вычислительный эксперимент выполнен с применением программного комплекса QFORM, значения неизвестных коэффициентов в реологических моделях – программы Matlab. Точность определения значений коэффициентов в каждой из полученных моделей оценивается по коэффициенту детерминации R2. Так, для модели с 9-ю коэффициентами R2 = (0,95-0,97) в зависимости от температурного интервала. Установленные зависимости с 9-ю коэффициентами для описания реологических свойств сплава RS-356 обеспечивает точность прогнозирования силовых параметров при моделировании процесса пластической деформации в пределах 5% и могут быть применены при компьютерном моделировании операций обработки давлением для температурного интервала 20-450°С и скоростей деформации 0,001, 0,01 и 0,4 с-1.

Аннотация: Совершенствование процессов и улучшение операционной эффективности – важная задача для современного металлургического предприятия. Особенно важно это в наметившихся тенденциях ближайшего десятилетия: рост цен на сырье, материалы и энергоносители, совместно с падением мирового спроса на рядовые марки металлопроката. Значимый вклад в ухудшение операционной эффективности прокатных производств вносят негативные технологические события. Негативные технологические события – это нецелевой результат технологического процесса, который приводит к временным или ресурсным потерям. Наиболее типичными негативными технологическими событиями в прокатных производствах являются обрывы полосы, уводы в накопителях непрерывных агрегатов, дефекты поверхности или потеря рулонами устойчивости (проседание рулона или образование дефекта внутренней образующей рулона – «птичка»). Ключевой сложностью в работе с негативными технологическими событиями является их относительная редкость, так как типичная доля дефектного металла, полос с обрывами или уводами в накопителях менее одного процента. Эта особенность негативных технологических событий в прокатных производствах приводит к необходимости тщательной подготовки исходных данных для последующего анализа. Поэтому также важно рассматривать не только усредненные данные по длине обрабатываемых полос, но и временные тренды технологических параметров с привязкой негативных технологических событий к конкретной и точной координате по длине полосы. В статье представлен обзор применения методики работы с наиболее типичными негативными технологическими событиями прокатных производств в условиях прокатных производств ПАО «НЛМК». Ключевым элементом в методике анализа негативных технологических событий является применение бинарной логистической регрессии для выявления влияющих факторов и оценки их степени влияния. Целью статьи является описание роли негативных технологических событий в операционной эффективности прокатных производств. Научная новизна работы состоит в методике анализа и поиска путей снижения потерь от негативных технологических событий.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Установлено отсутствие общепринятой методологии оценки устойчивости цепей поставок. В зависимости от вида и структуры цепей поставок используются разнообразные критерии, методы и модели оценки устойчивости, основанные на учёте влияния различных факторов среды функционирования этих цепей. Цель работы. Обоснование универсальной системы экономических, социальных и экологических факторов устойчивости цепей поставок и разработка методики оценки устойчивости этих цепей. Используемые методы. Литературный обзор, системный анализ, многокритериальный анализ, серый реляционный анализ, метод экспертных оценок. Новизна. Универсальная система факторов устойчивости цепей поставок, обоснованная с использованием оригинальной методики оценки значимости факторов на основе серого реляционного анализа. Результат. Ранжирование факторов устойчивости цепей поставок в порядке убывания влияния факторов на достижение целей устойчивого развития. Способ выбора методов и инструментов зелёной логистики на основе рангов факторов устойчивости. Практическая значимость. Разработанная методика предназначена для оценки устойчивости цепей поставок и выбора управленческих решений по достижению экономических, социальных и экологических целей их развития и функционирования.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Развитие современной техники и микроэлектроники вызывает необходимость совершенствования методов получения и обработки тонкопленочных сверхпроводящих микро- и наноструктур, в том числе YBa2Cu3O7-x (YBCO)-пленок. Это обуславливает актуальность задачи формирования сверхпроводящих пленок YBCO на подложках титаната стронция толщиной более 50 нм. Используемые методы. Для формирования тонкопленочных микроструктур в работе применялась многофункциональная универсальная установка лазерной литографии с твердотельным лазером Nd:YAG с длинами волн излучения 532 и 1064 нм. Новизна. Впервые обнаружены пороговые плотности мощности, при которых происходит плавление и фотоабляция пленки. Выявлено, что при длине волны λ = 532 нм лазерного излучения порог лазерной абляции для YBCO-пленок толщиной от 30 до 200 нм достигается при значении плотности энергии 1,36 Дж/см2. Для YBCO-пленок толщиной 100 нм при λ = 1064 нм лазерного воздействия порог лазерной абляции составляет 1,44 Дж/см2. Установлено, что для инфракрасного лазерного излучения тонкопленочные покрытия толщиной менее чем 40 нм становятся прозрачными, что является препятствием для создания микроструктуры на их основе. Результат. Определены оптимальные значения плотности энергии лазерного излучения для формирования границы фотоабляции YBCO-пленки. Обнаружены пороговые плотности энергии, при которых происходит плавление пленки. Практическая значимость. Пороговое значение плотности энергии для формирования качественной границы фотоабляции пленок при длине волны 532 нм оказалось равным 1,36 Дж/см2. Это указывает на то, что тонкие пленки YBCO имеют высокий коэффициент поглощения данного излучения, что делает возможным формирование микроструктур в широком диапазоне толщин.

Аннотация: В статье представлены результаты экспериментальных исследований по определению влияния основных технологических параметров реверсивного поверхностного пластического деформирования (ППД) на величину сжимающих остаточных напряжений на поверхности деталей. Для реализации предлагаемого способа отделочно-упрочняющей обработки разработано устройство, обеспечивающее реверсивное круговое движение рабочего инструмента. С использованием эффекта шумов Баркгаузена определена величина сжимающих остаточных напряжений на поверхности детали. Экспериментальные исследования показали, что величина сжимающих остаточных напряжений при реверсивном ППД изменяется в пределах от 210 до 345 МПа и зависит от основных технологических параметров процесса. Среди основных технологических параметров реверсивного ППД величина радиального натяга и реверсивная частота вращения рабочего инструмента оказывают наибольшее влияние на величину сжимающих остаточных напряжений. Увеличение радиального натяга, реверсивной частоты вращения рабочего инструмента и снижение величины продольной подачи приводят к весьма существенному росту сжимающих остаточных напряжений на поверхности детали (σост ~ 342-345 МПа). Установлено, что разница между экспериментальными и расчетными результатами не превышает 20%. По результатам экспериментальных исследований с помощью компьютерной программы Microsoft Visual Studio 2012 с языком программирования Python были определены оптимальные режимы упрочнения, обеспечивающие получение максимальных сжимающих остаточных напряжений на поверхности детали: продольная подача – 0,07-0,10 мм/об; частота вращения заготовки – 280-300 об/мин; величина радиального натяга – 0,25-0,28 мм; реверсивная частота вращения рабочего инструмента – 250-300 дв. ход/мин; начальный угол установки рабочего инструмента – 90° и величина угла реверсивного вращения рабочего инструмента ±55-±60°.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Разработка простых методов критериальной оценки возможности селективной дезинтеграции на стадии мелкого дробления является актуальной задачей в связи с вовлечением в переработку небольших партий горно-металлургических отходов, значительно отличающихся по структурно-технологическим, физико-механическим и химическим свойствам. Стадия мелкого дробления часто является первым приемом дезинтеграции в схемах переработки техногенного сырья, уже частично разрушенного в первичном процессе добычи и обогащения, то есть является стадией формирования продукта, в которой по возможности должны быть вскрыты гетерофазные сростки. Для быстрой прогнозной оценки, позволяющей сделать обоснованный выбор способа мелкого дробления, обеспечивающего наибольшую селективность дезинтеграции, подходящим инструментом может быть балльная оценка. Цель работы. Обоснования пунктов и критериев балльной оценки для центробежно ударного способа измельчения на основании наших многолетних исследований минералогических, структурно-текстурных особенностей и закономерностей дезинтеграции металлургических отходов. Используемые методы. Системный подход к формированию ключевых показателей, влияющих на эффективность селективности разрушения, на основе комплексного анализа вещественных и технологических характеристик металлургических шлаков, специфических особенностей их состава, строения и свойств, полученных ранее данных об их корреляции с эффективностью разрушения техногенных сростков материала по поверхности раздела фаз при ударном способе дезинтеграции. Новизна. Впервые сделана попытка обоснования состава ключевых показателей для определения значения интегративного критерия прогноза возможности селективной дезинтеграции техногенного сложноструктурного сырья в аппаратах центробежно-ударного действия на основе балльной оценки. Результат. Предложена система критериев оценки, состав ключевых показателей и шкала оценки и интерпретации результатов. Практическая значимость. Обоснованный выбор способа мелкого дробления на основании разрабатываемого критерия позволит снизить потери в процессах обогащения.

Аннотация: В статье проводится анализ существующих методов, позволяющих получить числовой показатель качества технического изделия в условиях современной промышленности на этапе проектирования изделия. Задача является актуальной, поскольку количественная оценка качества дает исчерпывающую информацию об объекте с точки зрения его пригодности и целесообразности использования для решения каких-либо технологических задач и управления производством, дает возможность разработать технически сложное изделие с заранее заданными характеристиками и уровнем качества. При решении задач, посвященных оцениванию качества автотракторной техники, предлагается обоснованное применение понятия подвижности как интегрального эксплуатационного свойства транспортно-технологических машин. Среди разнообразия подходов к получению оценок качества наибольшую популярность и подтвержденную достоверность имеют интегральные показатели, вычисленные на основании методов многокритериальной оптимизации, предполагающих декомпозицию интегрального свойства на простейшие составляющие, а затем агрегирования эмпирических показателей с учетом их веса посредством аддитивной свертки. Отдельно проанализированы различные методы нахождения коэффициентов весомости, указана целесообразность их использования. Исследование показало, что существующие подходы посвящены оцениванию качества или подвижности отдельных технических изделий и классов автотракторной, но объективной, универсальной, практичной методики, с помощью которой можно будет вычислить показатель качества любой ТТМ, на сегодняшний день не существует. В статье приводятся предпосылки, способствующие разработке универсального алгоритма вычисления интегрального показателя подвижности, который может лечь в основу системы управления качеством продукции на стадии проектирования автотракторной техники.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Внедрение новых технологий на базе светодиодов в сетях освещения приводит к появлению новых проблем в обеспечении и контроле качества электрической энергии и оценки надежности сетей освещения. Нелинейная природа данных осветительных приборов и сложность технического обслуживания создают значительные препятствия в получении реальной выгоды от экономии электрической энергии и затрудняют расчет реальной экономии средств. Для решения описанных проблем возникает необходимость усовершенствования процесса контроля качества и развития стратегий предиктивного обслуживания как способа повышения эффективности управления качеством сетей освещения. Цель работы. Целью исследований является анализ возможности и целесообразности применения стратегий предиктивного обслуживания в сетях светодиодного освещения. Используемые методы. В работе используются комплексный исследовательский подход, включающий анализ соответствующей литературы и конкретных практик использования предиктивного подхода в электрических сетях, методы предиктивного моделирования, аналитики и структурного анализа. Новизна. В работе предложена стратегия использования методов прогнозируемого обслуживания на примере предиктивной математической модели с элементами машинного обучения с учетом контекста контроля основных параметров сетей освещения. Результат. Представлена стратегия прогнозируемого обслуживания на примере предиктивной математической модели, разработаны рекомендации для практического применения предлагаемой стратегии прогнозируемого обслуживания в сетях освещения для прогнозирования неисправностей, оптимизации графиков технического обслуживания и интеграции процесса управления качеством в порядок эксплуатации. Результаты показывают возможность и целесообразность внедрения стратегии предиктивного обслуживания для повышения эффективности процессов контроля качества, надежности и экономии затрат в сетях светодиодного освещения. Практическая значимость. Результаты исследования имеют важное практическое значение для специалистов светотехнической отрасли в области управления качеством сетей освещения. Применяя разработанные модели и стратегию, организации могут оптимизировать ресурсы технического обслуживания, сократить время простоя и обеспечить повышение качества систем светодиодного освещения.

Аннотация: В данной статье сформулирована методология решения актуальной согласно паспорту специальности 2.6.4 «Обработка металлов давлением» проблемы оценки и повышения долговечности и надежности эксплуатации валков широкополосных станов (ШС) на основе моделирования их контактного взаимодействия с пластически деформируемой полосой. Обосновывая причины непригодности известных моделей отказов валков для корректной оценки долговечности и тем более эксплуатационной надежности валков, в статье рассмотрен методологический подход к решению этих задач с использованием нового математического аппарата. Для аналитической оценки долговечности валков разработана совокупность взаимосвязанных замкнутых систем уравнений, моделирующих не только процессы их контактного взаимодействия, но и физические процессы формирования их постепенных ресурсных отказов по критериям прочности и износостойкости материалов. Решение систем алгебраических уравнений позволяет сформулировать методику расчета среднего ресурса каждого валка по наиболее опасному критерию отказа в процессе прокатки полос известного сортамента. Для аналитической оценки надежности эксплуатации валков дополнительно сформулированы системы уравнений, описывающие процесс преобразования рабочего фонда времени ШС в годовой объем выпускаемой им продукции и модели процессов формирования отказов тех низконадежных деталей и узлов, потери работоспособности которых вызывают простои стана. В этом случае алгоритмизация моделей позволяет сформулировать последовательность расчета главного показателя эксплуатационной надежности валков – годовой производительности ШС, функции среднего ресурса каждого, включая валки, низконадежного элемента и длительности простоев стана по причине его отказа по наиболее опасному критерию. Собственно стратегия (методология) решения обеих задач заключается в проведении на модели теоретических исследований контактного взаимодействия рабочих и опорных валков с полосой, а также безотказности низконадежных ресурсных элементов для анализа и выбора технически и экономически целесообразных решений по повышению долговечности валков и надежности их эксплуатации – эффективности функционирования исследуемого ШС.

Аннотация: В работе представлены результаты силовых параметров при получении прутков и проволоки диаметром 2 мм из них и механических и электрофизических свойств полученных полуфабрикатов из сплава системы Al-РЗМ с содержанием редкоземельных металлов в количестве 1%. Проволока получена в результате реализации технологии методами совмещенной прокатки-прессования (СПП), совмещенного литья и прокатки-прессования (СЛиПП) и волочения. Приведены результаты экспериментальных исследований процесса получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из экспериментального сплава на лабораторной установке СПП (СЛиПП)-200. Получены данные по временному сопротивлению разрыву при растяжении и относительному удлинению горячепрессованных прутков диаметром 5 и 9 мм, а также проволоки диаметром 2 мм, полученной из этих прутков после реализации процессов СПП и СЛиПП. Установлено, что предложенные режимы обработки позволяют получать методом комбинированной прокатки-прессования прутки диаметром 9 и 5 мм из заготовок размерами 14×14 мм (для процесса СПП), а также получать прутки из расплава, кристаллизующегося в валках и исключая передел в виде получения твердой заготовки (для метода СЛиПП). Усилия на валках не превышают 323 кН для процесса СПП и 279 кН для процесса СЛиПП. Усилия на матрице не превышают 206 кН для процесса СПП и 171 кН для процесса СЛиПП. Пластичность полученных прутков диаметром 5 и 9 мм после методов СПП и СЛиПП была достаточной для последующего волочения проволоки диаметром 2 мм без единого промежуточного отжига (значения относительного удлинения варьировались от 17 до 35% в зависимости от режима получения).

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Урал уже несколько веков является металлургическим центром России и здесь накопились большие объемы шлаков. Изучение вещественного состава шлаков является актуальной задачей, так как прежде чем их утилизировать, надо оценить их минеральный состав. Многие шлаки представляют собой потенциальную руду, которую можно дополнительно переработать. Цель работы. Изучение вещественного (минерального) состава борсодержащих шлаков Ключевского завода ферросплавов, полученных при производстве ферробора. Используемые методы. Химический состав породообразующих и рудных минералов шлака установлен на электронно-зондовом микроанализаторе CAMECA SX 100 с пятью волновыми спектрометрами (ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург). Для анализа использовались полированные петрографические шлифы, вырезанные из кусочков шлака. Новизна. Изучение вещественного состава шлаков проводилось с точки зрения классической минералогии и с использованием современной обязательной номенклатуры Международной минералогической ассоциации. Результат. Впервые изучена минералогия борсодержащих шлаков Ключевского завода ферросплавов. Установлено, что они сложены хибонит-Ca-Al-оксиборатовым агрегатом со значительным содержанием шпинели, корунда и присутствием различных боридов, а также хромферида и хлоралюминатов кальция и калия. Данные шлаки являются отходами ферроборного производства, а температура их образования оценивается в узких пределах – 1350-1460°С. Практическая значимость. Изученные нами шлаки можно пускать в дополнительную переработку, так как породообразующие шпинель и хибонит, а также акцессорный гексаборид кальция являются хорошим абразивным материалом, а попутно выделяемые бориды марганца и железа (они легко выделяются магнитной сепарацией) можно далее использовать в металлургическом переделе.