Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Описание конструкции изделия на разных этапах его жизненного цикла
Статья научная
В статье изложен новый метод описания конструкции изделия на модульном уровне с использованием графа иерархической структуры трех уровней. Отмечается, что описание конструкции изделия будет разным в зависимости от этапа жизненного цикла.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены методики определения остаточных напряжений: расчетная, экспериментальная методом травления и с использованием образцов-свидетелей.
Бесплатно
Определение вибрационной мощности источников колебаний шпиндельных узлов металлорежущих станков
Статья научная
Контроль состояния шпиндельных узлов современных металлорежущих станков методами безразборной диагностики предполагает возможность установки датчиков контроля в местах, обладающих максимальной вибрационной информативностью. В связи с этим, оценка информативности вибрационного поля шпиндельного узла, которая может быть проведена заранее с учетом особенностей конструкции, геометрических и размерных характеристик является актуальной задачей. На основании энергетического подхода на примере шпиндельного узла универсального токарного станка предложена расчетная модель, построенная по срединным плоскостям стенок. На основании расчетной модели составлены уравнения энергетического баланса с учетом условий передачи вибрационной мощности между стенками корпуса. Приведена методика определения вибрационной мощности основных источников в шпиндельных узлах: шпинделя, имеющего остаточный дисбаланс, приводной зубчатой передачи и подшипников. Установлено, что наиболее значимыми факторами, определяющими вибрационную мощность, вводимую в корпус шпиндельного узла, являются работа подшипников, вес шпинделя и расположение его центра масс. Полученный результат дает возможность обнаружить зарождающиеся дефекты именно в подшипниках, являющихся, как показывает практика, определяющими элементами параметрической надежности шпиндельных узлов. Полученная модель вибрационного поля может быть использована для определения эталонных значений виброскоростей, которые формируются от источников при отсутствии дефектов.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность проблемы исследования обусловлена необходимостью пересмотра ограничения для использования импортных синтетических смазочных материалов при обработке авиационных конструкций, состоящих из смешанных пакетов материалов КМУ-Ti-Al, сверлильными машинами с автоматической подачей (СМАП) и при ручной разделке.
Бесплатно
Статья научная
В работе приводится обобщенный расчет относительной величины усилия, передаваемого мембранным узлом торцевого уплотнения на центральную втулку, образующую контактную уплотнительную поверхность. Представлена функциональная зависимость величины уплотняющего усилия от различных сочетаний диаметральных размеров кольцевой мембраны. Сделан вывод о пригодности значений полученной функции для использования в качестве коэффициента суммарной гидравлической нагрузки при расчетах контактных давлений, реализуемых в уплотнениях.
Бесплатно
Статья научная
На примере Самарской области описаны особенности определения морфологического состава твердых бытовых отходов и результаты определения степени их токсичности. Показано, что в морфологическом составе наблюдается преобладание пищевых отходов. Исследования степени токсичности отходов методами биотестирования показали, что твердые бытовые отходы являются токсичными и имеют 4 класс опасности. Таким образом, необходима их переработка и очистка.
Бесплатно
Определение мощности установки роторного типа по переработке медицинских отходов
Статья научная
В статье рассмотрено обоснование потребной мощности установок роторного типа по переработке медицинских отходов. Постановка задачи формулируется следующим образом: разработать аналитическую методику расчета мощности роторных устройств для переработки отходов. Анализ морфологического и структурного состава медицинских отходов позволил выделить укрупненные группы отходов, для переработки которых используются как процессы резания лезвием, так и дроблением. Методика расчета выполнена для роторной системы, состоящей из траверсы, несущей четыре горизонтальных и один П-образный вертикальный ножи. В связи с особенностью перерабатываемой среды (медицинские отходы) невозможно использовать теоретический и практический опыт, накопленный при обработке резцами со снятием стружки с поверхности материала. Величина критического усилия резания зависит от остроты лезвия и разрушающего контактного напряжения, которое может быть определено через приведенное разрушающее контактное напряжение для группы материалов, подверженных разрушению резанием. При определении критического усилия резания необходимо учитывать, что в процессе резания участвует не вся длина лезвия, так как загруженные в стерилизационную камеру медицинские отходы имеют небольшую объемную плотность, которая изменяется со временем. В представленной методике мощность, затрачиваемая на измельчение резанием, находится интегрированием по длине режущей кромки и с учетом наличия двух режущих лезвий. Кроме мощности, затрачиваемой на измельчение, в процессе резания лезвием имеются потери мощности, связанные с движением разрезаемого материала по фаскам лезвия, зависящие от толщины срезаемого слоя, модуля упругости и коэффициента Пуассона перерабатываемого материала. Предлагаемая методика учитывает, что измельчение хрупких материалов, входящих в состав медицинских отходов осуществляется при переработке не разрезанием, а дроблением. Поскольку при переработке медицинских отходов процесс смешения совмещен с процессом измельчения, то роль лопастной мешалки играет вращающийся ротор. В свою очередь, мощность, затрачиваемая на смешивание, зависит от силы сопротивления, действующей на элементарную площадку лопатки, а также от скорости вращения. Таким образом, при переработке медицинских отходов общие затраты мощности определяются как сумма затрат мощности на измельчение и перемешивание. Полученные аналитические выражения дают возможность на этапе проектирования не только выбрать рациональную мощность привода, но и обосновать переменную частоту вращения ротора.
Бесплатно
Определение нагрузки с учетом ледового воротника в гидротехническом строительстве
Статья научная
Ледовые нагрузки в силу своей величины и многообразия являются одними из основополагающих при расчете арктических гидротехнических сооружений. Стоимость проектируемого сооружения может измениться в несколько раз при изменении расчетной ледовой нагрузки; поэтому определение ледовой нагрузки заданной обеспеченности является наиважнейшей задачей. Некоторые ледовые образования могут существенно изменять величину ледовой нагрузки, но при этом отсутствуют или недостаточно подробно отражены в нормативных документах. Ледовые воротники - утолщение льда вокруг теплопроводящих сооружений, могут приводить к увеличению нагрузок на гидротехнические сооружения, при этом метод оценки влияния ледовых воротников на нагрузки не приводится в действующих нормативных документах. Утолщение льда в месте контакта с сооружением ведет к увеличению площади контакта и может приводить к изменению механизма разрушения льда. В известных случаях наличие ледового воротника ведет к увеличению горизонтальной ледовой нагрузки от ровного льда, передаваемой на сооружение. Для решения задачи влияния ледового воротника рассмотрена постановка методом дискретных элементов для точного описания всего процесса разрушения ледового воротника во времени. Используются плоские постановки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Получены зависимости относительной нагрузки от толщины льда и морозоградусодней.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано напряженно-деформированное состояние станины листоштамповочного многопозиционного автомата АА821 ус. 200 кН в условиях внецентренного приложения деформирующих усилий. Для определения углов перекоса ползуна и смещений инструмента от деформаций деталей кривошипно-ползунного механизма и элементов станины проводились эксперименты в условиях статики и динамики. При статическом исследовании деформаций нагрузка создавалась гидронагружателями и прикладывалась к крайним позициям автомата, а при динамическом исследовании деформаций автомата AA821 номинальная нагрузка равномерно распределялась на два крайних и два средних пуансона путем осаживания протарированных на разные усилия крешеров. По экспериментальным данным приведен анализ доли деформаций составляющих частей станины в общем балансе пресса-автомата. Напряженно-деформированное состояние автомата исследовано методом конечных элементов посредством компьютерного САЕ пакета АРМ Win Machine. Приведена расчетная механическая схема и визуализация диаграммы результатов напряжений, перемещений, деформаций. Анализ результатов, полученных с использованием компьютерного моделирования, показал, что наибольшую величину в общем балансе деформации станины составляет деформация стола и стоек, что хорошо верифицируется с экспериментальными результатами. Даны рекомендации позволяющие снизить упругую деформацию пресса.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматривается вопрос определения необходимого объема измерений, в частности количество измеряемых точек боковой поверхности зубчатых колес при использовании координатного метода с применением координатно-измерительных машин (КИМ). Рассматриваются рекомендации и требования нормативных документов, касающихся определения количества контролируемых точек боковой поверхности зубчатых колес. Для контроля геометрических параметров зубчатого колеса предлагается к рассмотрению стратегия расположения точек контроля в виде сетки. Выполняется определение числа точек контроля, необходимого для адекватной оценки результатов контроля, на основе эксперимента по оценке показателей воспроизводимости результатов измерений, полученных при контроле рекомендуемого перечня геометрических параметров на КИМ с учетом разного объема измерительной информации. Предложена схема проведения эксперимента по оценке показателей воспроизводимости результатов измерений, включающая измерения боковых поверхностей зубчатых колес по разному числу контрольных точек, определение среднеарифметических значений результатов контроля, расчет норматива оперативного контроля воспроизводимости, сравнение результатов показателей воспроизводимости с нормативным значением. На примере конкретного зубчатого колеса рассмотрена схема расположения контролируемых боковых поверхностей детали при определении рекомендуемых к контролю на КИМ перечню геометрических параметров, принцип аппроксимации контрольных точек, заложенный в методику проведения обработки результатов измерений и определение значений отклонений контролируемых геометрических параметров на основе полученной измерительной информации. Выполнена оценка показателя воспроизводимости для результатов измерений, полученных при разном числе точек контроля. В соответствии с полученными данными сформулированы выводы о недостаточности контроля боковой поверхности зубчатого колеса по сетке контроля малых размеров, ввиду неудовлетворительных данных показателей воспроизводимости результатов измерений. Даны рекомендации по выбору оптимального количества точек контроля в сетке с учетом показателей воспроизводимости и времени, затрачиваемого на контроль одного зубчатого колеса по рекомендованному к контролю на КИМ перечню геометрических параметров.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты испытаний на герметичность штуцерных соединений при различных величинах затяжки и фиксированном внутреннем давлении. Уточнены требования нормативной документации по минимально необходимой величине затяжки стыков трубопроводов для конкретных условий эксплуатации. Выполнено расчетно-экспериментальное обоснование сохранения герметичности соединений для вновь определенных граничных условий.
Бесплатно
Определение остаточных напряжений в кольцах подшипников с произвольным поперечным сечением
Статья научная
Изложены методика и результаты расчета остаточных напряжений в тонких поверхностных слоях колец подшипников с произвольным поперечным сечением после финишной абразивной и различных методов поверхностной упрочняющей обработки дорожек качения.Результаты расчета проверены путем моделирования процесса образования остаточных напряжений, обусловленных температурными деформациями при круглом врезном шлифовании колец.
Бесплатно
Определение остаточных напряжений в шлицевых деталях по первоначальным деформациям образца-свидетеля
Статья научная
В исследовании изучена возможность применения первоначальных деформаций образцов-свидетелей для определения распределения остаточных напряжений в опасном сечении шлицевых деталей из сталей 12Х2Н4А и 30ХГСА после цементации. Расчёты проведены методом конечно-элементного моделирования с использованием расчётного комплекса NASTRAN/PATRAN. Показано, что расчётные распределения остаточных напряжений в опасном сечении шлицевых деталей отличаются от экспериментальных распределений по максимальным значениям не более, чем на 8%. Полученные расчётным методом распределения остаточных напряжений представляется возможным использовать для прогнозирования предела выносливости поверхностно упрочнённых шлицевых деталей по критерию среднеинтегральных остаточных напряжений.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты обработки компьютерного моделирования и определения предельной степени деформации по критерию Колмогорова. Выполнен вывод зависимости для оценки разрушения малопластичных материалов на торце при угле гиба 90о.
Бесплатно
Определение технологических параметров процесса штамповки крутоизогнутых отводов
Статья научная
Представлены аналитические зависимости для расчета процесса штамповка крутоизогнутых отводов из различных материалов. Описана технология изготовления крутоизогнутых отводов. Разработана конструкция и описана работа промышленной штамповой оснастки.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся способ определение эффективной скорости резания в результате применения разработанного ранее метода оценки рисков и возможностей при эксплуатации сборных режущих инструментов, который позволил выявить риски низкой обрабатываемости материала и потери работоспособности режущего инструмента. Произведена оценка этих рисков для конкретной технологической операции. В результате реализации метода выбран наиболее подходящий инструментальный твердый сплав, подобраны эффективные режимы резания на основе оценки риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности режущего инструмента.
Бесплатно
Оптимальное проектирование цилиндрических оболочек при неравномерном нагружении
Статья научная
В статье рассматривается алгоритм проектирования цилиндрической оболочки минимального веса при неравномерном нагружении. Задачи оптимизации несомненно представляют особый интерес для конструкций с большим числом геометрических параметров, геометрических и физических ограничений. В данной задаче оптимальный проект отыскивается в классе конструктивно - ортотропных оболочек. Алгоритм многопараметрического оптимального проектирования предусматривает использование эффективного метода декомпозиции, позволяющего свести задачи большой размерности к решению ряда более простых задач. Задача поиска минимального веса цилиндрической оболочки является задачей нелинейного программирования и представляет большой интерес для практических приложений при проектировании тонкостенных оболочечных конструкций.
Бесплатно
Оптимальное управление при достижении целей в области качества промышленного предприятия
Статья научная
Назначение обоснованных значений целей в области качества отнесено к одной из основных функций на тактическом уровне управления. Рассмотрена математическая модель при целевом управлении в области качества, являющаяся системой обыкновенных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Дана характеристика параметров классического квадратичного функционала, соответствующего функции потерь качества Тагути. Эти параметры определяют затраты, связанные с отклонениями каждой цели в области качества на конец планового периода и в течение него, а также затраты связанные с отклонениями величин управляющих воздействий от статических значений, для достижения поставленных целей в переходных процессах. Приведены решения этой системы для наиболее распространенных на практике ступенчатого и линейного законов управления. Наличие такого решения позволило применить стандартный метод поиска экстремумов функции многих переменных при оптимизации без использования вариационного исчисления. Рассмотрен пример поиска минимума составляющих и самого классического квадратичного функционала, с использованием фактических данных по результатам деятельности промышленного предприятия при различных значениях параметров.
Бесплатно
Оптимизация инженерно-графической подготовки студентов машиностроительных направлений
Статья научная
В статье на тему «Оптимизация инженерно-графической подготовки студентов машиностроительных направлений» представлена педагогическая технология, применяемая в процессе обучения бакалавров машиностроительного профиля курсу «Инженерная и компьютерная графика» различных форм обучения. Особую значимость в настоящее время приобретают технологии дистанционного обучения при предоставлении образовательных услуг студентам, совмещающим учебу с профессиональной деятельностью или обучающихся удаленно от образовательного учреждения. Наряду с аудиторными, рассматриваются цели и задачи организации внеаудиторной инженерно-графической работы со студентами, её место в структуре инженерно-графических дисциплин. Обосновывается, каким образом использование современных информационных технологий способствует оптимизации данной работы в высшей технической школе. В качестве материалов исследования рассматриваются научные работы в области чтения, переработки и создания графической информации, учебные, олимпиадные, творческие и профессионально-ориентированные студенческие работы. Данные исследования подтверждают, что в содержании инженерно-графической подготовки студентов (ИГПС), следует актуализировать средства и формы обучения, основанные на информационных технологиях, с целью повышения качества и скорости передачи учебной информации, увеличения доступности знаний и объективности оценивания результатов профессиональной подготовки будущих инженеров.
Бесплатно
Оптимизация конструкции радиатора автомобильного воздушного отопителя
Статья научная
В статье приведен анализ конструкции теплообменника и радиаторов отопителя фирмы ООО «Адверс». Выявлены недостатки указанных изделий и их влияние на эксплуатационные характеристики отопителя. Отмечено, что для эффективного использования устройства необходимо, что бы вся конструкция радиатора нагревалась теплоносителем. Приведена измененная конструкция теплообменника воздушного отопителя и конструкция спроектированного радиатора, рассмотрен порядок проведения экспериментальных исследований на опытном образце, изготовленным по модели изделий на станках с ЧПУ. Приведена последовательность расчета основных гидравлических характеристик отопителя: расход топлива, воздуха, объем уходящих газов. Приведена последовательность расчета основных тепловых характеристик отопителя: температура воздуха, корпуса, уходящих газов, тепловая мощность установки и коэффициент передачи теплоты.
Бесплатно
