3635

Вычислим высоту резьбы в отверстии по формуле (3)

(3)

где n – количество витков резьбы; S – шаг резьбы; m – число заходов резьбы. На основании проведенных расчетов для изготовления и эксплуатации

прижима может быть предложен и использован стандартный винт с цилиндрической головкой по ГОСТ 1491 (диаметр головки 30 мм, высота головки 11 мм, длина резьбы, удлиненная70мм); а также стандартная шестигранная гайка по ГОСТ 5915(размер «под ключ» 30 мм, высота 21,6 мм).

При другом размещении винтового прижима, например в виде струбцины, следует сделать расчет усилия на рукоятке прижима.

Рассчитаем приведенный угол трения в резьбовой паре «сталь‒сталь» по формуле (4):

Сила на рукоятке прижима при длине 200 мм, посчитаем по формуле (5):

Приспособление, необходимое для выполнения сборки и сварки улиткового питателя, представлена в графической части выпускной квалификационной работы.

Литература

1.Хайдарова А.А. Сборочно-сварочные приспособления. Этапы конструирования: учебное пособие / А. А. Хайдарова; Томский политехнически

йуниверситет. – Томск: Изд-во омского политехнического университета, 2013.

- 132 с.

2.Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. / Под ред. В.А. Винокурова. 1979. 565 с.

3.Рыморов Е. В. Новые сварочные приспособления / Рыморов Е. В. - Стройиздат. Ленинградское отделение, 1988, - 127 с.

220

УДК 621.791

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНАСТКИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СЛС ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОГЕНЕРАТОРА

И.М. Горбач1, М.М. Кленников2, И.Б. Корчагин3

1,2 Студенты гр. пСП-161, gorbach1999@yandex.ru; mklennikov@mail.ru

3Канд. техн. наук, ibkor4agin@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Аддитивные технологии или Additive Manufacturing (АМ-технологии) – общее название технологий, подразумевающих изготовление изделия по цифровой модели методом послойного нанесения материала.

Ключевые слова: аддитивные технологии, метод селективного лазерного плавления, платформа, крепёжный элемент.

Вводная часть:

Суть Additive Manufacturing (AM) - CAD-модель→ AM-машина→ деталь.

Рис. 1. РCAD-модель AM-машина Деталь

Метод селективного лазерного плавления позволяет изготавливать сложные по структуре и форме изделия с очень высокой точностью в полном соответствии с данными компьютерной модели. При этом точности шероховатости и точности поверхностей могут удовлетворять параметрам готовой детали, что в большинстве случаев сводит к минимуму последующую механическую обработку заготовки, что приводит к уменьшению времени изготовления изделия на производстве. Метод селективного лазерного плавления порошков различных сплавов в настоящее время из технологий аддитивного производства является наиболее востребованным. Для производства деталей металлургической промышленности энергетической промышленностей, широко применяют различные материалы, в частности жаропрочные материалы на основе никеля (ПР-08ХН53БМТЮ).

Содержательная часть:

Оснастка для данного процесса представляет собой платформу (основание) с элементами поддержки, которые выстраиваются совместно с

221

деталью, слой за слоем (рис. 2), которая в совою очередь фиксируется на планшайбе. Поддерживающие структуры выстраиваются автоматически для каждого изделия индивидуально с помощью программного софта Materialise

Magics

Рис. 2. Платформа с напечатанными деталями

Платформа работает под воздействием вибрационных нагрузок, температуры 100 и требует фиксации к планшайбе в 4 точках с помощью винтовых прижимов, кроме того, в их функционал входит выравнивание платформы, которое способствует равномерному распределению порошка на платформе (рис. 3).

Рис. 3. Закрепленная платформа с равномерным слоем порошка

Расчет крепежных элементов платформы к планшайбе:

Конструктивно примем винт с метрической резьбой наружным диаметром 6 мм. Характеристики резьбы, согласно ГОСТ 24705: шаг резьбы - крупный 1.0 мм; внутренний диаметр резьбы - 4.918 мм.

Принимаем, что заданное усилие Q = 200Н.

222

Наружный диаметр винта находим по формуле (1)

переменной нагрузке, МПа( для стального винта 58-98 МПа). Высота гайки находится по формуле (2)

(2)

где S - шаг резьбы, мм; m - число заходов резьбы ( может быть принято равным

1,2,3).

Количество витков резьбы в гайке находится по формуле (3)

давление на поверхность ниток резьбы , МПа( для пары "стальной винт - стальная гайка"- 90-130 МПа).

Приведенный угол трения в резьбовой паре находим по формуле (4)

( ) ( ) (4)

где - коэффициент трения винтовой пары может быть принят равным 0,1. Сила на рукояти прижима может быть определена по формуле (5)

Литература

1.И.Б. Корчагин, А.Б. Булков «Проектирование сварных конструкций»

2.Гитлевич А. Д. Альбом механического оборудования сварочного производства / А. Д. Гитлевич, Л. А. Животинский, А. И. Клейнер. - Москва:

Высш. шк., 1974.

3.М.А. Зленко, М.В. Нагайцев, В.М. Довбыш «Аддитивные технологии в машиностроении» Москва 2015.

223

УДК 621.791

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ПРИВАРКИ ШТУЦЕРОВ К ТЕПЛООБМЕННОМУ АППАРАТУ

А.А. Ельчанинов1, И.Б. Корчагин2 1Студент гр. пСП-161, elchaninovalex98@gmail.com

2Канд. техн. наук, доцент, ibkor4agin@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

В данной работе приведено решение такой проблемы, как приварка штуцера к корпусу теплообменного аппарата для крекинга нефти. Для этого автором статьи разработано приспособление, которое облегчитсборку и сварку.

Ключевые слова: теплообменный аппарат, сварное соединение, сварочное приспособление, штуцер.

Теплообменный аппарат – устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы. В рекуператорах движущиеся теплоносители разделены стенкой. К этому типу относится большинство теплообменников различных конструкций. В регенеративных теплообменниках горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочередно. Теплообменники применяются в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехим ической, химической, атомной, холодильной, газовой и других отраслях промы шленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.[1]

Сложность создания теплообменного аппарата заключается в том, что необходимо создать конструкцию, выдерживающую постоянное давление, также изделие могло эксплуатироваться севернее наших широт. Также сложность создаетприварка элементов насыщения,таких как штуцеры. Необходимо точное позиционирование деталей, сохранение перпендикулярност и отдельных элементов (рис. 1).

Изготавливают его из стали 09Г2С, которая имеет низкое содержание углерода и диапазон рабочий температур под давлением от -70 до +425 °С.

Рис. 1. Корпус теплообменного аппарата

224

Приспособление (рис. 2) представляет собой основание, а именно, металлическую плиту толщиной 60 мм с приваренным к нему коробчатым профилем 54 мм, в нем имеется отверстие под соединение с вертикальной стойкой диаметром 24 мм, и ребрами жесткости. Все эта конструкция крепится к бетонному полу на анкерные болты диаметром 16 мм. Далее в коробчатую основу вставляется и закрепляется стойка коробчатого типа 50 мм. Имеющиеся в ней пазы дают возможность вставить консольную балку 40 мм, закрепить все это на шпильку диаметром 24 мм и одновременно управлять двумя плоскостями по вылету и по высоте. Для большей жесткости конструкции в месте соединения стойки и консольной балки присутствует упор, закрепленный на шпильках диаметром 16 мм. На консольной балке имеются шпильки длиной 300 мм и диаметром 16 мм, которые также свободно двигаются по консольной балке. Удобство данной конструкции, я считаю, состоит в том, что используются только два гаечных ключа на 24 мм и 32 мм и также конструкцию, возможно, разобрать и переместить в любое удобное место [2].

Рис. 2. Приспособление для приварки штуцера

Далее приводится расчет для удержания консольной балки на стойке

(рис. 3) [3].

Определим dшпильки, требующейся для удержания консоли.

L = 785

Q

Рис. 3. Схематический вид закрепления стойки и консольной балки

225

Принимаем, что заданное усилие Q = 200Н. Наружный диаметр шпильки выразим через изгибающий момент.

Момент, создаваемый усилием Q, определим по формуле (1):

M Q L 200 785 157000 Н мм (1)

Величина изгибающего момента М связана с допускаемыми напряжениями внутри металла соединенная зависимостью вида и находится по формуле

(2):

где [σ] – допускаемое напряжение на растяжение материала винта при переменной нагрузке 58...98 Мпа;

W – момент сопротивления сечения шпильки, определим по формуле (3):

где d – диаметр шпильки, мм, зная что допускаемые напряжения материала шпильки при переменном значении нагрузки составляют 58 Мпа ( наименьшее значение условия работы ), выразим требуемый диаметр шпильки из формулы изгибающего момента. (4)

Из расчета видно, что для фиксации консольной балки со стойкой необходима шпилька диаметром 24 мм.

Литература

1.Проектирование сварных конструкций: учебное пособие / И. Б. Корчагин, А. Б. Булков; ГОУВПО "Воронежский гос. технический ун-т". - Воронеж : Воронежский гос. технический ун-т, 2007. - 208 с.: ил., табл.; 21 см.

2.Гитлевич А. Д. Альбом механического оборудования сварочного производства / А. Д. Гитлевич, Л. А. Животинский, А. И. Клейнер. - Москва:

Высш. шк., 1974.

3.http://itc-neftemash.ru/catalog/teploobmennoe--oborudovanie.html

226

УДК 625.76

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СНЕГОЗАЩИТЫ ДЛЯ АВТОМАГИСТРАЛЕЙ В МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

В.Ю. Десятерик1, Т.В. Самодурова2 1Студентка гр. САС-141, tinkasmit@mail.ru

2Д-р техн. наук, профессор, tvs@vmail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Приведены данные о климатических показателях метелевой деятельности для строящегося участка Центральной кольцевой автомобильной дороги (ЦКАД А-113) в Московской области. Исследованы особенности снегозаносимых участков и запроектированы варианты снегозащиты с использованием специальных атласов.

Ключевые слова: автомобильная дорога, снегозаносимые участки, объемы снегоприноса, карты, снегозащита.

Развитие транспортной инфраструктуры Российской Федерации – одна из актуальных задач современной экономики. Интеграция российских автомобильных дорог в сеть международных транспортных коридоров будет способствовать развитию экономических, социальных и международных связей. Решению этих задач способствует проектирование и строительство кольцевых автомагистралей на обходе крупных городов. Одна из главных задач при развитии международных транспортных коридоров - создание уровня сервиса и безопасности проезда для участников движения, приближенного к уровню наиболее развитых европейских государств. Для обеспечения безопасности движения в сложных метеорологических условиях на дорогах Европы широко используются специальные технические средства для погодного мониторинга [1,2]. Они позволяют оценивать заблаговременно или фиксировать состояние дорожного покрытия, выявлять образование на них зимней скользкости и своевременно проводить работы по содержанию дорог и восстановлению сцепных качеств дорожных покрытий. Погодноклиматические условия на дорогах России отличаются от аналогичных в Европе и Скандинавских станах. Основное отличие – активная метелевая деятельность в районах прохождения дорог и вероятность образования снежных заносов. Для поддержания высоких потребительских качеств на дорогах в зимний период необходима оценка параметров метелевой деятельности и проектирование надежной снегозащиты [3]. Проведены исследования особенностей зимнего периода для участка четвертого пускового комплекса ЦКАД А 113, расположенного к востоку от Москвы — между трассами М-4 «Дон» и М-7 «Волга». Строящаяся дорога представляет собой современную автомагистраль со скоростным режимом движения без пересечений в одном уровне. Трасса категории IА имеет 4 полосы движения, по две полосы в каждом направлении с разделительной полосой, расчетная скорость движения составляет 140 км/ч. Для автомагистралей такого класса необходимо обеспечение скоростного режима в любых погодных условиях.

227

Анализ проектной документации позволил выявить 13 снегозаносимых участков общей протяженностью 5,19 км, из них 2,71 км - снегозаносимые насыпи, 2,48 км – заносимые выемки. Основные направления снегозаносимых участков – северо-западное, южное и юго-западное. В районе прохождения участка дороги имеются две метеостанции Государственной наблюдательной сети - Коломна и Павловский Посад. Для проектирования снегозащиты использовались специальные карты, разработанные на кафедре проектирования автомобильных дорог и мостов [4]. Данные о суммарных объемах снегоприноса представлены на рис. 1.

Рис. 1. Распределение суммарных объемов снегоприноса с вероятностью превышения 5%

Используя информацию о направлении снегозаносимых участков и специальные карты с расчетными параметрами метелевой деятельности [4], рассчитаны объемы снегоотложений, представленные в табл. 1.

Таблица 1 Расчетные объемы снегоприноса и снегоотложений на заносимых участках

228

Расчетные значения параметров метелевой деятельности использовались для проектирования вариантов временной снегозащиты в виде снегозадерживающих щитов и снежных траншей. Расчеты проводились в соответствии с действующими нормативными документами [3]. В расчетных формулах использовались значения, приведенные в табл. 1. Результаты проектирования представлены в табл. 2.

Снегозадерживающие щиты Тип 4 имеют высоту до 1,5 м и общую просветность 60 %. С учетом объемов снегоприноса и параметров снегозаносимых участков могут быть рекомендованы следующие конструкции снежных траншей и их снегозадерживающая способность, приведенная в скобках:

-тип 1 – 2 траншеи, глубина траншеи h=0,3 м, высота снежного покрова hs – 0,2 м, (6,0 м3/м),

-тип 2 – 2 траншеи, глубина траншеи h=0,5 м, высота снежного покрова

hs – 0,2 м, (8, 88 м3/м),

- тип 3 – 2 траншеи, глубина траншеи h=0,5 м, высота снежного покрова hs – 0,3 м, (10,02 м3/м),

229