Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
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
Статья научная
Постановка задачи (актуальность работы). Совокупность факторов производства, а также наличие внешних воздействий на производственную структуру и возможность экологических последствий на окружающую среду от этих воздействий определяет необходимость совершенствования моделей организации производства. Целью работы является разработка моделей организации производства для обеспечения качества процессов повышения устойчивости производственной инфраструктуры. Используемые методы. Методы организации производства, исследования операций, управления качеством, методы бережливого производства, методы системной динамики, процессный подход. Гипотеза исследования: достижение высоких значений уровня организации производства для обеспечения качества процессов повышения устойчивости производственной инфраструктуры обеспечивается рационализацией и оптимизацией размещения оборудования с учетом воздействия внешних факторов среды, и интенсификацией использования цифровых производственных технологий в концепции «Индустрии 4.0» и методов бережливого производства. В ходе работы были получены следующие научные результаты: разработана базовая процессная модель организации производства для обеспечения качества процессов повышения устойчивости производственной инфраструктуры. Разработана процессная модель рационального размещения оборудования для организации мелкосерийного производства в концепции Индустрии 4.0 для решения задач обеспечения качества процессов повышения устойчивости производственной инфраструктуры. Разработана математическая модель многокритериальной задачи выбора оборудования на основе критерия результативности организации производства для обеспечения качества процессов устойчивости функционирования объектов производств в условиях негативных воздействий факторов среды.
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
Моделирование процесса отбортовки при разной геометрии инструмента
Статья научная
Исследовано влияние геометрии инструмента на распределение толщины материала вдоль образующей при отбортовке. Описано проектирование технологий и разработка конструкции штамповой оснастки. Проведено компьютерное моделирование процесса отбортовки тонколистового материала в программном продукте DEFORM-3D.
Бесплатно
Статья научная
Предложен способ, основанный на последовательном совмещении процессов отбортовки и формовки с целью получения максимально равномерной толщины детали.
Бесплатно
Моделирование процесса прессования бурильных труб с наружными утолщениями
Статья научная
Проведено компьютерное моделирование раздачи труб горячим прессованием методом конечных элементов в программном комплексе DEFORM 2D. Получен график изменения усилия раздачи в зависимости от времени процесса. Авторами показана динамика изменения геометрии деформируемой трубы относительно конусного участка профилированной иглы. Описано распределение меридиональных и тангенциальных нормальных напряжений по объему очага пластической деформации. На основе полного факторного численного эксперимента установлено совместное влияние угла конуса бурта, радиуса скругления в зоне сопряжения конического и цилиндрического участков профилированной иглы, геометрии заготовки на усилие раздачи, приращение величины внутреннего диаметра трубы вследствие внеконтакной деформации, уменьшение стенки трубы, величину максимальных меридиональных напряжений и отклонения внутренней поверхности трубы от места сопряжения шейки и конуса иглы.
Бесплатно
Моделирование процесса сборки автомобильного стекла
Статья научная
В статье впервые проведен анализ процесса установки автомобильного стекла с учетом отклонений геометрии и возникающей неравномерности формирования зазора по периметру стекла при сборке. На основе моделирования процесса сборки средствами CAD/CAE показано формирование остаточных напряжений в стекле, получены результаты, на основании которых можно сделать выводы о влиянии точности геометрии на прочность стекла.
Бесплатно
Моделирование процессов движения и нагрева частиц порошка Stellite 190 при плазменной наплавке
Статья научная
В работе проводится моделирование процессов движения и нагрева частиц порошка твердого сплава Stellite 190 при плазменной наплавке. Проведен анализ изменения скорости частиц, времени нахождения в плазме дуги при их движении от сопла плазмотрона до зоны наплавки на заготовку с учетом как размера сферических частиц, так и расхода подаваемого порошка. Показано, что снижение скорости частиц происходит не только с ростом их диаметра, вызывающего увеличение лобового сопротивления в газовом потоке, но и с повышением расхода наплавляемого порошка за счет снижения средней скорости газопорошкового потока на выходе из сопла плазмотрона. Установлено, что при изменении размера частиц и расхода порошка наибольшее влияние на процесс нагрева и время плавления частиц оказывает их размер, чем расход порошка. Показано, что частицы размером менее 80 мкм могут полностью расплавиться за время движения до заготовки, в то время как более крупные частиц будут плавиться в основном уже в ванне плавления.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен новый подход к моделированию состояния систем менеджмента, в том числе, систем менеджмента качества, на основе интеграции методов диакоптики, фрактального анализа и теория графов. Актуальность выполненных исследований определяется тем, что предложенные методы являются независимыми, самодостаточными направлениями анализа динамики сложных, механических систем, описываемых как непрерывными линейными, так дискретно-нелинейными, или линеаризованными дифференциальными уравнениями, но которые вполне могут входить в единые, интегральные связи, позволяющие исследовать структуры, динамику и анализировать риски, как отдельных составляющих, так и общих, или целых элементов, входящих в системы менеджмента качества. Целью обращения к предложенным в статье методам является обоснование интегрирования этихтрех математических направлений при моделировании или анализе состояния сложных систем, структур, технологического оборудования, входящих как в системы менеджмента, вообще говоря, так и системы менеджмента качества, в том числе. Результаты статьи основаны на теоретических исследованиях и подтверждены практикой применения риск-ориентированного подхода внедрения и эксплуатации любого стандарта из семейства ISO 9000:2015, и, прежде всего, как того требует базовый стандарт ISO 9001:2015. В результате выполненной работы стало возможным представить базовые цели и задачи, характеризующие предложенные методы, исходящие из того, что теория графов изучает взаимосвязи между объектами, представляемыми в виде вершин и ребер, фрактальные методы позволяют описывать структуры, обладающие самоподобностью в разных масштабах, а методы диакоптики наиболее приемлемы при анализе физико-механических свойств технологического оборудования, определяющего системы менеджмента качества высокотехнологичных производств по характеристикам его составляющих.
Бесплатно
Моделирование тепловых процессов при плазменной обработке по кольцевой траектории
Статья научная
В работе предложена модель нагрева цилиндрических заготовок, позволяющая проводить анализ тепловых процессов при поверхностной плазменной обработке (сварка, наплавка, термообработка) по кольцевой траектории. Модель позволяет учесть сканирование плазменной дуги, а также конечные размеры обрабатываемой заготовки. Проведено моделирование нагрева плазменной дугой и показано, что при обработке цилиндрической заготовки из-за особенностей теплоотвода наблюдается существенный рост теплосодержания в нем, что неизбежно может сказаться на качестве процесса сварки или наплавки.
Бесплатно
Моделирование технологических методик пластического деформирования
Статья научная
В качестве объекта исследования рассмотрены технологические приемы и конструктивные элементы, одним из которых служит «технологическая выемка». Сравнение результатов компьютерного моделирования пластического формообразования плоских заготовок в программных комплексах DEFORM и разработанном авторами ЭКВИ показывает их высокую сходимость.
Бесплатно
Моделирование технологического процесса деформирования пружин
Статья научная
В статье приведены результаты расчета упруго-пластической задачи процесса заневоливания тарельчатых пружин в программном комплексе ANSYS. Установлено влияние угла наклона α на жесткость тарельчатых пружин.
Бесплатно
