Алматы 2017 январь

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

345 

 

Способ  локального  модифицирования  при  воздействии  электролитной  плазмой  обеспечивает 

формирование  на  изнашиваемых  поверхностях  изделия  системы  из  равномерно  распределенных 

участков с повышенной твердостью [12]. Участки с повышенной твердостью обеспечивают высокую 

износостойкость к абразивному изнашиванию, а мягкие промежуточные участки предназначены для 

релаксации напряжений и обеспечивают пластичность и прочность изделия. 

На рисунке 4 представлена блок-схема технологического процесса локального модифицирова-

ния при воздействии электролитной плазмой деталей из конструкционной стали. 

Разработанный  нами  способ  локального  модифицирования  при  воздействии  электролитной 

плазмой по сравнению с другими традиционными способами реализации химико-термической обра-

ботки имеет следующие преимущества: 

 позволяет провести локальное упрочнение наиболее изнашиваемых участков рабочей поверх-

ности изделий без нагрева всего изделия, и соответственно без   применения изолирующих покрытий.  

 позволяет  формировать      на  обрабатываемой  поверхности  систему  участков  с  повышенной 

твердостью, обеспечивающие наряду с повышенной износостойкостью пластичность и прочность.  

 обеспечивает возможность автоматизации технологического процесса обработки; 

 благодаря низкой стоимости, простоте и доступности оборудования, высокой производитель-

ности процесса обработки обеспечивает высокие экономические показатели. 

 

 

 

Рис. 4. Блок-схема технологического процесса локального модифицирования при воздействии электролитной 

плазмой деталей из конструкционной стали 

 

Таким  образом,  разработанный  нами  способ  локального  модифицирования  при  воздействии 

электролитной  плазмой  обеспечивает  технологическую  эффективность  и  целесообразность  его  при-

менения для поверхностного упрочнения и повышения износостойкости стальных деталей.  

 

 

●

 Технические науки 

 

346                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ 

 

ЛИТЕРАТУРА 

[1] Бишутин С.Г., Горленко А.О., Матлахов В.П. Износостойкость деталей машин и механизмов: учебное 

пособие. -  Брянск: БГТУ, 2012. 

[2]  Зинченко  В.М.  Ижненерия  зубчатых  колес  методами  химико-термической  обработки.  -  М.:  Изд-во 

МГТУ им. Баумана, 2001. - 303 с. 

[3]  Пат.  878  РК.  Установка  электролитно-плазменной  обработки  /М.К.  Скаков,С.В.  Парунин, 

А.А.Веригин, Е.Е Сапатаев; Заявл. 31.01.2012, опубл.15.11.2012, Бюл. №11. 

[4]  Суминов  И.В.,  Белкин  П.Н.,  Эпельфельд  А.В.,  Людин  В.Б.,  Крит  Б.Л.,  Борисов  А.М.  Плаземнно-

электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. – М.: Техносфера, 2011.- 464 с. 

[5] Сапатаев Е.Е., Скаков М.К., Батырбеков Э.Г. Влияние гидродинамических характеристик электролита 

на  распределение  температуры  обрабатываемой  поверхности  стальной  детали  при  электролитном  нагреве  // 

Вестник КазНТУ. - 2015. - № 2. - C. 349-355. 

[6]  Aysun  Ayday,  Mehmet  Durman.  Wear  properties  of  AISI  4140  steel  modofied  with  electrolytic-plasma 

technology // Materials and technology. - 2013. -  Vol.47. - P. 177-180. 

[7]  Тюрин  Ю.Н.,  Головенко  С.И.,  Дуда  И.М.,  Гарькавый  Н.И.  Упрочнение  шеек  крупногабаритных 

коленчатых валов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - № 9. - C. 39-42. 

[8]  Белкин  П.Н.  Анодная  электрохимико-термическая  модификация  металлов  и  сплавов  //  Электронная 

обработка материалов. - 2010. - № 6. - C. 29-41. 

[9] Сапатаев Е.Е., Скаков М.К. Особенности формирования азотированных слоев на поверхности  стали 

40Х  при  локальном  воздействии  электролитной  плазмы.  //  Матер.  17-й  междунар.  науч.-практ.  конф. 

"Технологии  упрочнения, нанесения покрытий и ремнота: теория и практика" . -  Санкт-Петербург, 2015. - C. 

416-420. 

[10] Скаков М.К., Батырбеков Э.Г., Сапатаев Е.Е. Изменения структурно-фазового состояния и  свойств 

поверхности стали 40Х после обработки в электролитной плазме // Вестник НЯЦ РК. - 2014. - № 3. - C. 79-86. 

[11] Инновац. пат. 25668 РК. Способ упрочнения низкоуглеродистых сталей /М.К Скаков, С.В Парунин, 

М.К. Кылышканов,Е.Е Сапатаев, В.В. Сирнов; заявл. 21.04.2011, опубл. 16.04.2012, Бюл. № 4. 

[12]  Инновац.  пат.  26917  РК.  Способ  упрочнения  поверхности  подшипниковой  дорожки  бурового 

инструмента /М.К. Скаков, Л.Б.Баятанова, Е.Е. Сапатаев; заявл. 10.05.2012, опубл. 15.05.2013, Бюл. № 5. 

 

Сапатаев Е.Е., Скаков М.К. 

Конструкциялық болаттан жасалған бұйымдардың бетін локальді модификациялау  

Түйіндеме.  Бұл  жұмыста  электролитті  плазманың  әсері  кезіндегі  конструкциялық  болаттың  бетін  ло-

кальді модификациялау процесінің оптимальді режимдерімен технологиялық процесі баяндалған. 

Ключевые слова: электролитті плазмалық өңдеу, бетті модификациялау, локальді өндеу. 

 

Sapatayev E.E., Skakov M.K. 

Local surface modification details of structural steel 

Annotation. This paper presents the optimal regimes and a description of of the technological process modifica-

tion the local structural steel surface under the influence of electrolytic plasma. 

Key words: electrolytic plasma processing, surface modification, local processing. 

 

 

 

ӘОЖ 621.01 (539) 

А. Б. Рахматулина, М. С.Турсынбек, А.  Сабидолда  

(Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті, 

Алматы, Қазақстан Республикасы, 

asabidolda@mail.ru

.) 

 

ЖҮККӨТЕРГІШТІҢ ГИДРОЦИЛИНДРЛІК ТІЗБЕГІН ТИІМДІ ЖОБАЛАУ 

 

Аңдатпа.  Жазық  иінтіректі  механимздердегі  гидроцилиндрлік  тізбегін  тиімді  жобалау  қарастырылған.  

Жүк  көтергіш механизмің  гидроцилиндрлік  тізбегі  ескере  отырып  есептеп,  механизмдегі  күш  берілісін  тиімді 

етіп шығару қажет күштің гидроцилиндрлік тізбекті қай нүктелерге жалғағанда ең аз мәнге жетегінін анықтау 

үшін, гидроцилиндрлік тізбегін тиімді синтездеу әдістері қолданылды. 

 Жазық топсалы жүк көтергіш механизм үшін кинематикалық анализ жүргізіп, және платформа қозғалы-

сының  түзу  сызықты  ілгерілемелігін  тексеру.  Сегіз  Жазық  иінтіректі  мехнизмнің  кинетматикалық  тізбегінің 

күш  берілісін  оптималдау  критериі  бойынша  аппроксимация  есептеріне  негізделіп  квардаттық  жуықтау  әдісі 

қолданылған. 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

347 

 

Гидроцилиндрдегі күштің минимумын табу үшін критерийлер еңгізіп, көпкритерийлі оптималдау әдісін 

қолданылған. Платформа мен тірек атқару механизміне үш топса арқылы қосылған, жетектегі күш берілісі ра-

ционалды, орнықтылығы жоғары: жүк көтеретін платформа жоғары жайында орнықты. 

Түйін сөздер: жүк көтергіш, гидроцилиндр, звено, механизм, теңгеруші күш. 

 

Жүк көтергіш механизмнің кинематикалық схемасы 1 суретте көрсетілген қозғалмалы 9 звено-

лардан,  тұрады.  Механизмнің  еркіндік  дәрежесі  W=1  тең.  Жүк  көтергіш  механизм  төртзвенолы  жа-

зық иінтіректі топсалы механизм негізінде жасалған. 1 суретте келтірілген 8-звенолы жазық иінтірек-

ті механизмнің құрылымында осындай екі механизм көруге болады.  

Механизм  гидроцилиндрін  қозғау  арқылы  (KL  кинематикалық  тізбегін)  жұмысқа  келтіреді. 

Нәтижесінде  қозғалыстағы  звенолардың  салыстырмалы  қозғалысы  берілген  механизм  пайда  болады. 

Дәстүрлі механимдерде гидроцилиндр тіреумен байланысты звеноларды (1,3 немесе 6) қозғалысқа кел-

тіреді. Осы ерекшелігіне байланысты мұндай механизмдер күш берілісі жағынан өте тиімді болады. 

 

 

 

1-сурет. Сегіззвенолы жазық иінтіректі топсалы жүк 

көтергіш механизмнің кинематикалық схемасы 

 

Жалпы жоғарғы класты механизмдер кинематикасы контурлардың тәуелсіз векторлар әдісі [1] 

жұмыста негізделген.  Алынған  тәуелділіктер  жалпыланған  координаттардағы  механизмнің  звенолар 

қозғалысының кинематикалық сипаттамаларының өзарақатынасын айқындауға мүмкіндік береді. 

Әр тәуелсіз контурларға тұйықталған векторлық теңдеу құрса болады, ол үшін көпбұрышқа қа-

рай бағыт беріп және таңдалған еркін бағытта көпбұрыштың периметрін айналып өту керек.  Айнал-

малы  кинематикалық  жұптармен  жоғарғы  класты  механизмдердің  кинематикалық  анализ  әдісінің  

негізгі орындары [2 c.69-77, 63] еңбекте сипатталған бойынша А нүктесінен В нүктесіне бағытталған 

АВ звонасын шартты түрде 

AB

l

 векторы арқылы белгілейміз. 

DC

l

 вектордың көлбеу бұрышын 

DC



 

арқылы белгілейміз және 

Y

XO

0

 қозғалмайтын координаттар жүйесінде 

X

O

0

 өсінен қозғалыс сағат 

тіліне қарсы бағытталған деп есептейміз. 

1

A

, 

1

D

 және 

L

 кинематикалық жұптардың жалған жылдамдықтары төмендегі векторлық тең-

деулерден анықталады 

 

*

*

*

*

*

*

*

1

1

1

1

LP

P

L

P

D

P

D

P

A

P

A

V

V

V

V

V

V

V

V

V













                                                  

 

  (1) 

 

Табылған жалған жылдамдықтар 

*

*

 

и

 

L

K

V

V

 мәні бойынша 8 және 9 звеноларына қатысты жал-

пыланған  координаттар  жүйесінде  жалған  жылдамдықтарын  таубға  болады.  Ол  үшін  формуланы 

дифференциалдаймыз: 

 

2

2

2

)

(

)

(

L

K

L

K

KL

Y

Y

X

X

l









                                               (2) 

 

 

●

 Технические науки 

 

348                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ 

 

уақыт бойынша 

 

           

)

)(

(

2

)

)(

(

2

2

Ly

Ky

L

K

Lx

Kx

L

K

KL

V

V

Y

Y

V

V

X

X

q

l















                 (3) 

 

бұдан 

,

)

)(

(

)

)(

(

KL

Ly

Ky

L

K

Lx

Kx

L

K

l

V

V

Y

Y

V

V

X

X

q















                    (4) 

 

мұндағы 

dt

dl

q

KL





  -  және  гидрооцилиндрдегі  штоктың  орынауыстыру  жылдамдығы, 

*

*

 

,

 

L

K

V

V

 

табылған формула бойынша жалпыланған жылдамдықтар тапса болады  

Онда  барлық  звенолар  жылдамдығы  жалған  жылдамдықтарды  төмендегі  формуланы  көбейту 

арқылы табамыз  

 

*

)

(q

q

k







,                                                      

 

  (5) 

 

Мұндағы 

q

- жалпыланған нағыз жылдамдықтар жүйесі. 

1 және 7 звеносының бұрыштық жылдамыдығы 

 

,

)

(

   

жјне

   

)

(

*

*

*

*

1

q

q

q

q

P

A

P

A

AB

AB





















                              (6) 

 

Р нүктесінің жылдамдығы  

 

*

*

)

(q

q

V

V

P

P











                                              

 

      (7) 

 

Табылған сандық мәндерді қойып, механизмнің абсолют координатталарын аламыз [4 қосымша Б].  

Механизмнің  ұзындық  өлшемдері:  l

AB

=l

A1B1

=0,96  м;    l

CD

=l

C1D1

=1,61  м;  l

B1P1

=l

BP

=2,08  м; 

l

BC

=l

B1C1

=0,49 м; l

PC

=l

P1C1

=1,60 м; l

AK

=0,91 м; l

BK

=0,21 м; l

A1P

=0,89; ; l

D1P

=2,05. Берілген топсалардың 

абсолют координаталары X

A

=0.337 м, X

P1

=-0.55м, X

D

=1.5м, Y

A

=0 м, Y

P1

=0 , Y

D

=0  мәндері 44 орында 

тұрақты болады.  

Гидроцилиндрлік  тізбекті  ескере  отырып  есептеп,  [5,  6]  еңбектерде  көрсетілген  механизмдегі 

күш берілісін тиімді етіп шығару қажет. Енді есептің негізгі мақсатына келейік. Механизм схемасын-

да гидроцилиндр АВ звеносымен платформаны қосып тұр. Ол үшін 

81

R

Fgener 

 күштің гидроци-

линдрлік  тізбекті  қай  нүктелерге  жалғағанда  ең  аз  мәнге  жетегінін  анықтау  керек.  Сондай-ақ 

max

min

)

(

  

,

)

(

KL

KL

 мәндерін тауып, бұлардың өзгеру қатынасы қажетті мәннен аспауын қамтамасыз 

ету керек. 

Гидроцилиндр тізбегінің ұзындығы мына формуламен анықталады: 

 









2

2

L

K

L

K

Y

Y

X

X

KL









                                               (8) 

 

Енді К және L кинематикалық жұптарының абсолютті координаталарын анықтаймыз: 

 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

349 

 

















cos

_

sin

_

1

sin

_

cos

_

1

cos

_

sin

_

 

sin

_

cos

_

1

1

loc

y

loc

x

YD

YL

loc

y

loc

x

XD

XL

loc

y

loc

x

YA

YK

loc

y

loc

x

XA

XK

L

L

L

L

K

K

K

K

























                                    (9) 

 

Өзгеретін 

loc

y

loc

x

K

K

_

,

_

  және 

loc

y

loc

x

L

L

_

,

_

  параметрлер 

K

және 

L

  топсалары-

ның локальді коорданаталары. Берілген талаптарға сай болу үшін біз [7] еңбекте көрсетілген көпкри-

терийлі  оптималдау әдісін қолданамыз. Өзгеретін  айнымалыларды өзгерту үшін 4-өлшемді  кеңістік-

тегі  параметрлердің  зондтау  әдісі  қолданылады. Қарастыратын  әдістің  ерекшелігі  -  көп  өлшемді  об-

ласты жүйелі түрде қарау. Кеңістік параметрлерінде байқау нүктелері ретінде біркелкі ретпен тарал-

ған нүктелер қолданылады. Осы мақсатта біркелкі таралуы жағынан ең жақсы болған ЛП

τ

- тізбектер 

деген  белгілі  әдіс  қолданылады.  Бізге  белгілі,  академик  И.И.Артоболевский  [8]  еңбегінде  осы  әдісті 

механизмдерді және машиналарды жобалау тәжірибесіне енгізуге көп ықпал жасады. Осы әдісті жа-

сауда И.М.Соболь және Р.Б.Статников [9] көп еңбек сіңірген. 

Осы сипатталған әдісті қолданып, 2

n

 жұмыс істейтін  механизмнің варианттарын табамыз. Та-

былған нәтижелер бойынша сынақ кестесін құрып, механизмдердің негізгі оптималдауды қажет ете-

тін параметрлеріне шектеу қойып ең тиімді механизмдерді табу арқылы әдісті жетілдіреміз. 

Жазық  иінтіректі  жүк  көтергіш  механизмнің  реакция,  теңгеруші  күштерін  анықтап,  критерий-

лер енгізу. Жүк көтергіш механизмнің моделін жобалау [10, 11] еңбектерде көрсетілген. Механизмнің 

звенолар беріктік қасиеттерін екі программен салыстырып зерттеу. 

Гидроцилиндрдегі күштің минимумын табу үшін үш критерий енгіземіз. Бірінші  Ф

1

 критерий 

барлық  реакциялардың  максимум  мәндеріне  тең  деп  аламыз,  ал  екінші  критерий  Ф

2

    гидроцилин-

дрдегі  теңгеруші  күштің  максимум  мәні  және  сонымен  қатар  үшінші  критерий  Ф

3 

қосымша  шарт  - 

конструкцялық шектеулерді де есептейміз.  

 

Ф

1

 = Rmax 

Ф

2

 = F

ур 

Ф

3

 = KLmax / Klmin 

 

Үш  критерий  үшін  сол  және  оң  шектеулерін  конструктор  өзі  тағайындайды.  Біз  алғаш  меха-

низмнің  мүмкіндіктерін  тексеру  үшін  ол  шектерді  [2  с.60]

 

жұмыста  жасалған  жұмыста  табылған

 

реакциялардың гидроцилиндрдегі теңгеруші күштің максимум мәндерінен төмен,

 

өте үлкен аймақта 

өзгеретін болсын деп қоямыз. 

 

0 < Ф

1

 < 80000 

0 < Ф

2

 < 60000 

0 < Ф

3

 < 2 

 

Варияциялық  айнымалыларының  мәнін 



ЛП

-тізбектер  генераторының  көмегімен  төмендегі 

аймақтарда өзгертіп отырамыз : 

 

16

,

0

1

,

0

_

;

1

,

2

1

,

0

_

2

,

0

1

,

0

_

;

2

,

1

3

,

0

_























loc

y

loc

x

loc

y

loc

x

L

L

K

K

 

 

Негізгі Sub SYN_LD2500 () программаға Lptau подпрограммасын енгізіп, есептейміз.  

 

2-кесте. Іріктеліп алынған механизм 

 

Alpt 

xK-Loc 

yK-Loc 

xL-Loc 

yL-Loc 

Ф

1

 

Ф

2

 

Ф

3

 

KLmin 

Klmax 

14,917 

0.871 

0.198 

0.842 

-0.077 

41,521 

33,564 

1.93 

0.88 

1.70 

жүктеу/скачать 28,19 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: