Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Методология оптимизации целевых функций технологических систем производства летательных аппаратов
Статья научная
Автоматизация процессов синтеза, анализа и оценки вариантов технологических процессов сборки летательных аппаратов (ЛА) при переходе к бесплазовому способу их производства на базе электронных моделей изделий позволяет значительно увеличить число разрабатываемых в автоматизированных системах проектов технологий сборочных процессов. Разработана методика совершенствования способов перебора вариантов сборки с использованием предлагаемых моделей выбора состава, построения структуры и схем при технологической подготовке агрегатно-сборочного производства, где задачу определения эффективности операций сборки можно свести к общей задаче расчета адекватных передаточных функций введением в модель сборки в виде смешанного графа подмножеств соотношений входных и выходных переменных по комплексам варьируемых параметров и факторов.
Бесплатно
Методология организации ресурсосберегающих производственных систем на железнодорожном транспорте
Статья научная
В статье представлены основные положения методологии организации ресурсосберегающих производственных систем на железнодорожном транспорте. Приведено описание существующих подходов к организации процесса управления эффективным использованием ТЭР в ОАО «РЖД», выполнен анализ их соответствия международному стандарту ISO 50001 - «Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению», проанализированы преимущества и недостатки действующих методов. Сформулированы основные принципы предлагаемой методологии и представлены шесть этапов ее реализации, в том числе исследование факторов, влияющих на использование ТЭР при организации ресурсосберегающих производственных систем; исследование математических моделей использования ТЭР в производственных процессах на железнодорожном транспорте; обеспечение эффективного нормирования и прогнозирования расхода ТЭР и заданий по экономии ТЭР; разработка научных и методологических принципов оценки эффективности мероприятий по организации ресурсосберегающих производственных систем железнодорожного транспорта; разработка научных основ стратегии развития железнодорожного транспорта как ресурсосберегающей производственной системы; разработка усовершенствованных методов и средств мониторинга использования ТЭР в производственных процессах. Выполнена апробация предлагаемых решений на действующих объектах железнодорожного транспорта, по результатам которой установлено, что реализация предлагаемой методологии позволяет повысить эффективность функционирования и качество организации ресурсосберегающих производственных систем на железнодорожном транспорте. В частности, применение методов машинного обучения позволяет повысить точность математических моделей использования ТЭР до 1,8 раза для принятых к рассмотрению производственных процессов, результирующее расхождение результатов прогнозирования расхода ТЭР с экспериментальными данными не превышает 5 %, а предлагаемые запатентованные технические и программные решения могут быть использованы для мониторинга использования ТЭР, режимов работы электрооборудования и показателей энергоэффективности производственных процессов. На основе полученных результатов разработан ряд нормативных документов ОАО «РЖД», которые внедрены на сети железных дорог и используются при организации ресурсосберегающих производственных систем на железнодорожном транспорте.
Бесплатно
Статья научная
В статье показана усовершенствованная конструкция опоры буровых долот с принудительной подачей смазочного материала. Расходная система смазки обеспечивает постоянное обновление смазочного материала в опоре из резервуара и удаление отработавшей смазки из опоры в процессе бурения. В докладе показана методология расчета системы смазки опор буровых долот, учитывающая свойства смазочного материала, условия эксплуатации долота, а также конструкционные материалы и покрытия, используемые в опоре.
Бесплатно
Методы контроля влажности при биотермическом компостировании органических отходов
Статья научная
Рассматриваются предложенные авторами подходы к разработке методов автоматизированного контроля влажности в процессе биотермическим компостированием органических отходов.
Бесплатно
Механизм возникновения автоколебаний в технологических системах обработки резанием
Статья научная
Рассмотрены основные причины первичного возбуждения автоколебаний, которые при определенных условиях влияют на интенсивность автоколебаний. Показано влияние неустойчивости процесса резания на автоколебания а именно, периодических срывов наростов, образования и скалывание элементов стружки, схватывания и налипания по задним поверхностям. Показано что эти явления, нарушают общую устойчивость процесса резания, но происходят с частотой, существенно отличающейся от частоты автоколебаний. Показано что частота установившихся автоколебаний всегда близка к собственной частоте наименее инерционного элемента колебательной системы или несколько её превышает вследствие нагружения системы при резании и повышения её жесткости, а, следовательно, и частоты. Проведенный анализ показывает, что все механизмы возникновения автоколебаний в технологических системах обработки резанием можно интерпретировать как влияние колебаний толщины среза на устойчивость движения упругой системы станка, а приведенные периодические и квазипериодические решения нелинейных дифференциальных уравнений относительно изменения толщины среза при автоколебаниях, принять за основу теоретического анализа автоколебательного процесса при точении.
Бесплатно
Механизм формирования производственной программы промышленного предприятия
Статья научная
На основе математических моделей разработан механизм формирования производственной программы промышленного предприятия в условиях нестабильного спроса на продукцию. Предложенный подход к управлению производственной программой позволяет обеспечить максимальную эффективность использования производственных мощностей в условиях нестабильности рынка.
Бесплатно
Механические дисковые бункерные загрузочные устройства для патронов и их элементов
Статья научная
В статье рассматриваются наиболее часто встречающиеся полуфабрикаты, патроны и их элементы, которые подаются в технологическое оборудование патронного производства в ориентированном положении системами автоматической загрузки с механическими дисковыми бункерными загрузочными устройствами. Рассматриваются критерии выбора необходимого типа бункерного загрузочного устройства под заданный предмет в зависимости от его геометрических свойств и требуемой производительности технологического оборудования. Показаны области применения и схемы ориентирования предметов в усовершенствованных конструкциях механических дисковых бункерных загрузочных устройств для широкой номенклатуры предметов как с явной, так и с неявной асимметрией.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлена математическая модель оценки ресурсоемкости производственного процесса изготовления литых заготовок. Проведена оценка влияния управляющих воздействий на модель. Представлены рекомендации по совершенствованию производственного процесса изготовления отливок для обеспечения требуемых значений ресурсоемкости.
Бесплатно
Многозвенные силоприводы из материала с памятью формы и их характеристики
Статья научная
В статье рассмотрены конструкции многозвенных силоприводов и их применение в технике. Получена зависимость скорости нарастания нагрузки от скорости нагрева, деформационно-силовые характеристики многозвенных силоприводов. Определены основные преимущества таких силоприводов.
Бесплатно
Многофункциональная магнитно-импульсная установка с изменяемой формой и параметрами разрядного тока
Статья научная
В работе рассмотрены методы и схемотехника создания многофункциональной магнитно-импульсной установки с изменяемыми параметрами разрядного тока для формирования импульсных магнитных полей. Установка предназначена для проведения комплексных исследований по воздействию магнитного поля на различные материалы в машиностроении, медицине, фармакологии и растениеводстве. В настоящее время традиционные конструкции установок работают в режиме однократного разряда и генерируют импульсы тока колебательной формы в виде затухающей синусоиды. Разработанная установка энергоемкостью 5 кДж работает в четырех режимах: колебательного разряда одного накопителя энергии с высокой частотой разрядного тока, синхронного разряда двух накопителей энергии, асинхронного разряда двух накопителей с регулируемой задержкой относительно друг друга и в режиме формирования моноимпульса с отсечкой тока последующих полупериодов. В работе приведена структурная схема многофункциональной магнитно-импульсной установки (МИУ). Даны рекомендации по выбору основных компонентов при создании специализированных установок для решения конкретных задач. Приведены результаты испытания МИУ.
Бесплатно
Модальный анализ шпиндельного узла на опорах с анизотропными упругими характеристиками
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы, связанные с влиянием вариантов конструктивного исполнения шпиндельного узла (ШУ), анизотропии радиальной жесткости опор, а также частоты вращения шпинделя на показатели динамического качества станка. Постановка задачи формулируется следующим образом: необходимо определить степень влияния каждого из указанных выше параметров на собственные частоты и формы колебаний ШУ. Для выявления закономерностей проводилось численное конечно-элементное моделирование в среде ANSYS Workbench. Варианты исполнения шпиндельного узла рассматривались на примере четырех расчетных моделей ШУ токарного станка с ЧПУ модели 16Б16Т1, отличающиеся числом конструктивных элементов и их расположением по длине шпинделя. При моделировании, опоры шпинделя представлялись в виде сплошных колец с определенными упругими свойствами, варьируя которые реализовывалась анизотропия жесткости опор. В ходе численного эксперимента учитывалась частота вращения шпинделя в диапазоне от 0 до 20000 об/мин. При анализе результатов рассматривались значения шести собственных частот и форм колебаний для каждой из расчетных моделей при изменении жесткости передней опоры; получены диаграммы Кэмпбелла, иллюстрирующие зависимость динамических характеристик шпинделя от частоты вращения в указанном диапазоне. В результате проведенных исследований установлено, что конструктивные факторы оказывают существенное влияние на формы колебаний и собственные частоты шпиндельного узла. Моделирование показало, что при обработке в центрах на точность будет влиять четвертая собственная частота и форма колебаний, а при использовании патрона - первая. С учетом того, что разница между ними составляет более чем 2,5 раза, то обработка в центрах может вестись при существенно больших скоростях резания. Изменение жесткости передней опоры приводит к возникновению диапазона собственных частот для каждой формы колебаний, который может составлять до 200 Гц. В пределах указанного диапазона собственные частоты изменяются в зависимости от скорости вращения шпинделя.
Бесплатно
Статья научная
Сформированы модели задач выбора обоснованных решений для каждого субъекта производственной системы и исследован механизм взаимодействия между заказчиками и поставщиками в процессе выпуска продукции. Рассмотрена итерационная процедура определения коэффициентов эффективности поставщика и на этой основе предложен механизм организации сбалансированного взаимодействия в производственной системе, реализация которого обеспечивает выпуск продукции в заданном соотношении.
Бесплатно
Моделирование абразивных зерен с учетом их кристалломорфологических особенностей
Статья научная
Достигнуты значительные успехи для размерных, геометрических и морфологических (совокупно морфометрических) характеристик благодаря использованию компьютерно-цифровой обработке изображений. Разработка новых, ориентированных на современные технические средства получения исходных данных, высокоинформативных методических средств диагностики и оценивания характеристик алмазных порошков и порошков других сверхтвердых материалов (СТМ) является важной и актуальной научно-прикладной задачей.
Бесплатно
Моделирование волочения круглых профилей через вращаемую волоку
Статья научная
Приведены результаты компьютерного моделирования процесса волочения круглых профилей из алюминиевого сплава 2024 через неподвижные и вращаемые волоки с помощью метода конечных элементов в программном комплексе DEFORM-3D. Рассмотрено напряжение трения и скорость движения заготовки в канале вращающейся волоки. Получены графики изменения усилия протягивания, распределения нормальных и касательных напряжений на границе контакта заготовка - волока, касательных напряжений, действующих в поперечных сечениях протянутого участка изделия. Дан анализ полученных результатов исследования методом сравнения.
Бесплатно
Статья научная
Проведено компьютерное моделирование основной и заключительной стадий процесса прямого прессования крупногабаритных прутков с коэффициентами вытяжки l=3, 6, 8, 9, 14, 18 из алюминиевого сплава 7075 при коэффициентах трения 0 и 0,5, углах конуса матрицы 80° и 90° из контейнера ∅800 мм на уникальном прессе 200 МН в программном пакете DEFORM-2D. Изучено влияние коэффициента вытяжки, коэффициента трения и угла конуса матрицы на распределение гидростатического давления, нормальных и касательных контактных напряжений, размеров пресс-остатков. Основным фактором, влияющим на формирование центральной пресс-утяжины в момент ее образования на заключительной стадии, оказывается коэффициент вытяжки и меньшей степени коэффициент трения и конусность матрицы. Предложена формула для выбора размеров пресс-остатка для конкретных условия прессования крупногабаритных круглых прутков с малыми коэффициентами вытяжки.
Бесплатно
Моделирование операции двухугловой гибки в штампе с упругим элементом
Статья научная
В данной работе предложена новая схема процесса двухугловой гибки в штампе с упругой планкой, проведен анализ ее напряженно-деформированного состояния в DEFORM-2D.
Бесплатно
Моделирование организационной структуры управления промышленным предприятием (на примере АО "Кварт")
Статья научная
В условиях современного технологического уклада отечественные промышленные предприятия ориентированы на ресурсосберегающую организацию производства, которая способна обеспечивать повышение конкурентоспособности и высокую экономическую эффективность. Необходимость реструктуризации организационной структуры управления промышленным предприятием в соответствии со стратегией развития в изменяющихся условиях на научной основе, перехода на новые стандарты управления определяют важность и актуальность исследования. Проектирование организационной структуры управления должно основываться на стратегии предприятия. В статье рассмотрены особенности стратегий развития нефтехимических предприятий Республики Татарстан. Направления реформирования организационной структуры управления рассматриваются, в первую очередь, с точки зрения характера производства. В связи с этим, рассмотрена функциональная модель производственной структуры нефтехимического предприятия (на примере АО «КВАРТ») путем моделирования на основе методологии IDEF0. Для достижения стратегической цели - активное освоение новых видов конкурентоспособной продукции - предлагается проектирование центра управления проектами в рамках существующей линейно-функциональной организационной структуры управления предприятием, что обеспечит эффективное распределение ресурсов и повышение качества выполняемых инновационных проектов, укрепляя свои позиции на российском и зарубежном рынках как надежного поставщика резиновой технической продукции.
Бесплатно
Моделирование процесса возникновении остаточных напряжений при пневмодробеструйном упрочнении
Статья научная
Упрочнение деталей взлетно-посадочных устройств из титановых сплавов сопряжено с большими сложностями, особенно это касается изменения точности формы и расположения поверхностей в процессе пневнодробеструйное упрочнения (ПДУ). Решение данной задачи технологического обеспечения точности и качества поверхности связано с управлением степенью и глубиной распространения остаточных напряжений после ПДУ. В статье решена задача моделирования процесса пневно-дробеструйное упрочнение титанового сплава ВТ22 в программном комплексе ANSYS и RockyDEM. Рассматривались три постановки задачи: взаимодействие единичной дроби ; взаимодействие потока дроби с обрабатываемой поверхностью в 2D исполнении; взаимодействие потока дроби с обрабатываемой поверхностью в 3D исполнении. Рассмотрено динамическое поведение потока дроби, которое позволило определить размеры пятна контакта , наличие застойных зон, предельное количество ударов дроби в единичную вмятину для достижения предельной пластической деформации. Установлено, что увеличение скорости дроби с 60 м/с до 90 м/с позволяет уменьшить количество ударов с 12-15 раз до 6-8 .Расчеты показывают , что процесс ПДУ с режимами , полученными с помощью моделирования, повысили усталостную прочность детали на 28%.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе с помощью моделирования методом конечных элементов проведено сравнение схем гибки стандартных реконструктивных перфорированных титановых пластин, используемых при реконструкции дефектов нижней челюсти. В настоящее время существует потребность в оборудовании для высокоточной гибки реконструктивных пластин с целью придания им заданной геометрии, повторяющей естественную кривизну нижней челюсти пациента. Персонификация имплантата позволяет восстановить естественную симметрию лица пациента, а, значит, и ускорить процесс его социальной реинтеграции. В статье проведено сравнение шести схем гибки, соответствующих различным направлениям изгиба, различным углу и плечу изгиба. Полученные результаты позволяют изучить особенности процесса, оценить его силовые характеристики, упругое пружинение после гибки, которые необходимы для разработки оборудования для гибки персонифицированных имплантатов.
Бесплатно
Моделирование процесса изнашивания зубьев фрезы на основе термокинетического подхода
Статья научная
Показана на основе обобщенной модели трения изнашивания возможность разработки методики расчета изнашивания задней поверхности зубьев цилиндрических фрез с учетом всего комплекса основных воздействующих внешних факторов и физико-механических характеристик материалов взаимодействующих поверхностей инструмента и обрабатываемой детали. Предлагается расчетная зависимость величин износа, влияние некоторых трудноучитываемых факторов предполагается учитывать через экспериментально определяемые коэффициенты пропорциональности и показатель степени расчетного соотношения.
Бесплатно
