ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», Липецк, Россия:
В. Н. Мещеряков, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой электропривода, эл. почта: algebra934@yandex.ru
Д. В. Безденежных, канд. техн наук, доцент кафедры электропривода

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», Нижний Новгород, Россия:
О. В. Федоров, докт. техн. наук, профессор кафедры управления инновационной деятельностью

ООО «НПП Система48», Липецк, Россия:
С. С. Титов, канд. техн. наук, генеральный директор

Создание энергоэффективного оборудования непрерывного действия, обеспечивающего симметричный на заданную глубину нагрев под термообработку изделий шарообразной формы без окисления и обезуглероживания, является актуальным для ряда отраслей промышленности, в частности в массовых производствах мелющих тел для горно-обогатительных фабрик (черные и цветные металлы) и цементных заводов, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах, в том числе высокоизносостойких шариков в обратных клапанах глубинных насосов для нефтедобычи и др. В наибольшей мере этой востребованной промышленностью совокупности качеств нагрева отвечает индукционный способ с прямым и высокоскоростным (секунды – доли секунды) превращением электрической энергии в тепловую. Данный способ отличается простотой регулирования температуры и глубины прогрева, что позволяет получать после закалки и отпуска оптимальное сочетание высокой поверхностной твердости изделий (контактная выносливость) с относительно пластичной сердцевиной (противораскалываемость). Применимость его в отношении обеспечения требуемой симметричности нагрева в настоящее время ограничена в мировой практике преимущественно изделиями непрерывного сечения или близкого к нему. Следовательно, актуальной задачей является расчет и разработка экспериментальной установки для симметричной индукционной закалки металлических шаров с последующим проведением исследований по определению оптимальной частоты и величины тока индуктора, а также времени нагрева шара. Рассчитана и разработана одна секция индуктора, выбрана оптимальная частота и величина тока индуктора, оценено время нагрева шара. Полученные результаты позволяют разработать концепцию для построения установки с пространственно-спиральным желобом и индуктором, состоящим из множества секций.

Исследование выполнено по программе «Старт-1» Фонда содействия инновациям (договор № 1195ГС1/21661 от 05.05.2016).

1. Обзор рынка стальных помольных (мелющих) шаров и оборудования для их производства в СНГ. 6-е изд. — М. : ООО «ИГ «Инфомайн», 2016. — 256 с.
2. Пат. №148725 РФ, МПК H05B6/36. Индуктор непрерывного действия для равномерного осесимметричного индукционного нагрева изделий шарообразной формы «Комбиспираль» / С. С. Титов ; заявл. 16.12.2013 ; опубл. 10.12.2014, Бюл. № 34.
3. Meshcheryakov V. N., Titov S. S. Induction Heating Plant for Heat Treatment of Spherical Metal Products // Russian Metallurgy (Metally). 2015. Vol. 2015, Iss. 12. P. 985–992.
4. Мещеряков В. Н., Титов С. С., Безденежных Д. В. Разработка и исследование системы управления индуктором для электротехнических комплексов по симметричному индукционному нагреву металлоизделий шарообразной формы // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2017. № 2. С. 43–50.
5. Fedorov O. V. Assessment of influence parameters of electric equipment at a size of losses the electric power in intra factory networks of low voltage // 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – Chelyabinsk. 2016. P. 836–840.
6. Слухоцкий А. И., Немков В. С., Павлов Н. А., Бамунэр А. В. Установки индукционного нагрева. — Л. : Энергоиздат, 1981. — 328 с.
7. Luo F. L., Ye H., Rashid M. Digital power electronics and applications. — San Diego, USA : Elsevier, 2005. — 408 p.
8. Bose B. K. Modern power electronics and AC drives. — New Jersey, USA : Prentice Hall PTR, 2002. — 711 p.
9. Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. 2-е изд. — М.—Л. : Энергия, 1965. — 552 с.
10. ГОСТ 3722–2014. Подшипники качения. Шарики стальные. Технические условия. — Введ. 01.01.2016.
11. Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. — М. : Высшая школа, 2016. — 255 с.
12. Mohan N., Undeland T. M., Robbins W. P. Power Electronics. Converters, application and design. Second edition. — New Jersey, USA : A John Wiley and Sons, Inc, 2006. — 802 p.
13. Владимиров С. Н., Земан С. К., Рубан В. В. Аналитические соотношения, аппроксимирующие температурно-полевую зависимость магнитной проницаемости конструктивных сталей // Известия Томского политехнического университета. 2009. № 4. С. 100–104.
14. Байда Е. И. Расчет электромагнитных и тепловых полей с помощью программы FEMM. — Харьков : НТУ «ХПИ», 2015. — 147 с.
15. Пат. 172183 РФ, МПК H05B6/06. Устройство для управления индуктором / С. С. Титов, В. Н. Мещеряков, Д. В. Безденежных ; заявл. 25.10.2016 ; опубл. 30.06.2017, Бюл. № 19.
16. TMS320F2837xS. Delfino™ Microcontrollers (Rev. C). Production Data. Literature Number: SPRS881C. Texas Instruments, 2016. — 218 p.
17. LAUNCHXL-F28377S. Overview. User’s Guide. Literature Number: SPRUI25. Texas Instruments, 2015. — 25 p.
18. Калабеков Б. А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. — М. : Телеком, 2007. — 336 с.
19. Гук И. Краткий обзор цифровых сигнальных процессоров DaVinci компании Texas Instrument // Компоненты и технологии. 2007. № 3. С. 1–6.
20. Обзор DSP-процессоров // Электронные компоненты. 2008. № 3. С. 125–128.
21. Honeywell Current Sensors. SENSING AND CONTROL. Product Range Guide. — Honeywell International Inc, 2010. — 12 p.
22. SN54HC14, SN74HC14. Hex Schmitt-trigger Inverters. Literature Number: SCLS085E. — Texas Instruments, 2004. — 15 p.
23. Demidovich V. B., Rudnev V. I., Komrakova G. D. Space Change of Eddy Current Power by Induction Heating of Steel Cylinders Second. — Nottingham : University of Nottingham, 1994. — 189 p.
24. Технические условия ОЖ 0.461.112 ТУ. K78-2 Фольговые и металлизированные высокочастотные полипропиленовые конденсаторы.
25. Leushin I. O., Subbotin A. Yu., Geyko M. A. Recycling of galvanized steel scrap for use in cast iron melting in induction melting facilities // CIS Iron and Steel Review. 2015. Vol. 10. P. 19–22.
26. Баранкова И. И., Михайлова У. В., Мугалимов Р. Г., Никифоров Г. В. Развитие технологий индукционного нагрева для термообработки // Черные металлы. 2017. № 8. С. 54–58.