Механика

К.т.н. Шахбазян В.В., к.т.н. Алейникова О.А.,

Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса, Россия

Расширение техногенных возможностей устройств для разрезания материалов при ликвидации последствий ЧС

Успешная ликвидация последствий техногенных аварий, катастроф и стихийных бедствий, относящихся к чрезвычайным ситуациям (ЧС), во многом определяется оснащенностью спасателей высокотехнологичными и производительными устройствами, оборудованием и приборами.

Однако, до сих пор, при спасательных работах для разрезания металических и других конструкций в труднодоступных местах используются электрогазосварочные аппараты или другие режущие инструменты, что существенно снижает производительность труда. Применение специализированного сложного оборудования и устройств значительно увеличивает стоимость работ.

В данной работе была поставлена задача по расширению технологических возможностей и увеличению производительности устройств, используемых для разрезания различных материалов, в частности, прутков, листа, сортамента и т.д.

Обычное устройство для разрезания материалов, в том числе металлов, состоит из корпуса с шарнирно установленными на нем рычагами, несущими на одних своих концах ножи, а также механизма качания рычагов. В рукоятке устройства встроен силовой цилиндр, имеющий на своем штоке двухсторонний клин, который перемещает рычаги с ножами, и в результате их смыкания происходит разрезание материала. Однако, в некоторых случаях, усилие, создаваемое механизмом привода, недостаточно, и разрезания не происходит.

Теоретический анализ и расчеты процесса разрезания материалов показали, что одной из основных причин недостаточного усилия разрезания является ограниченность размеров поперечного клина.

Таким образом, для создания дополнительного усилия разрезания материалов необходимо обеспечить возможность двухстороннему клину временно изменять свои поперечные размеры в процессе работы.

Для достижения данного технического результата нами было впервые предложено выполнить двухсторонний клин из сплава с эффектом памяти формы, например, из никелида титана[1] и снабдить его нагревательным элементом.

2 3

На рис.1 изображен чертеж нового устройства для разрезания материалов. Оно состоит из корпуса 1, гидроцилиндра 2, золотника 3, штока гидроцилиндра 4, пружины сжатия 5, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, нагревательного элемента 7, шарниров 8, на которых смонтированы рычаги 9 с ножами 10, разрезаемого прутка 11, пружины 12, возвращающей ножи в исходное положение.

Усройство работает следующим образом. В пространство между ножами 10 вставляется разрезаемый пруток 11, включается силовой гидроцилиндр 2 через золотник 3, и имеющийся на штоке клин 6 перемещает рычаги 9 с ножами 10. Происходит смыкание ножей и разрушение материала. Если усилие, создаваемое механизмом привода недостаточно, тогда включается нагревательный элемент 7 и происходит увеличение поперечного размера двухстороннего клина с эффектом памяти формы на 10-15%. При этом возникает дополнительное усилие, позволяющее разрушить материал.

Теоретически и экспериментально установлено, что дополнительное усилие разрезания материала прямопропорционально изменению поперечных размеров двухстороннего клина, и , естественно, также увеличится на 10-15%. После разрезания материала нагревательный элемент отключают. Двехсторонни клин, выполненный из сплава с эффектом памяти формы, приобретает прежние размеры. Рычаги с ножами и шток гидроцилиндра возвращаются в исходное положение. Устройство вновь готово к работе.

Двухсторонний клин, выполненный из сплава с эффектом памяти формы, сохраняет свои свойства, выдерживая до 10 миллионов циклов нагревания.[1]

Таким образом, дополнительное усилие разрезания материала, возникающее при работе двухстороннего клина, выполненного из сплава с эффектом памяти формы, позволяет расширить технологические возможности устройства и увеличить производительность, что особо важно при работе в ЧС.

Литература:

1. Сплавы с эффектом памяти формы / К. Овцуна, К. Симидзу, Ю. Судзуки/ Под ред. Х. Фупакубо: пер. с японского. – М: Металлургия, 1990