Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Применение систем численного моделирования при внедрении новых производственных технологий
Статья научная
В статье приводятся результаты анализа подходов к проектированию изделий, изготавливаемых с помощью новых производственных технологий. Рассматриваются технологии литья под давлением термопластичных композиционных материалов, автоматизированной выкладки лент и препрегов с использованием роботизированных комплексов, аддитивные технологии. Показано, что для рассмотренных технологий характерно наличие взаимосвязи между функциональными свойствами изделия и параметрами технологического процесса, выраженной в формировании микроструктуры материала изделия в ходе его изготовления. Для каждой технологии сформулированы связанные задачи проектирования и технологической подготовки производства, решение которых требует комплексного применения систем численного моделирования и инженерного анализа на всех этапах разработки изделия. Приведены сведения о возможностях современных систем компьютерного моделирования по решению поставленных задач.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается возможность улучшения антифрикционных и противоизносных свойств смазочных материалов, используемых в подшипниках качения нефтегазового оборудования. В работе проводится оценка эффективности применения ультрадисперсных порошков меди в пластичных смазочных материалах для повышения долговечности подшипников качения. Приводятся результаты исследования влияния смазочных композиций на величину силы трения и интенсивность изнашивания. Полученные результаты показали высокую эффективность применения смазочных материалов с ультрадисперсным порошком мягких металлов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается опыт Разработчика и Изготовителя перспективного среднемагистрального самолёта по решению одной из практических задач - проектирование и внедрение на сборочном производстве универсальной технологической оснастки для сверлильных машин с автоматической подачей режущего инструмента (СМАП) при разделке отверстий в смешанных пакетах КМУ-Ti-Al, применяемых в конструкции хвостового оперения. Типовые моменты проделанной работы представлены в настоящей статье.
Бесплатно
Статья научная
Статья поступила в редакцию 23.09.2021 Рассмотрены анализ измерительных систем (MSA) и статистические методы управления качеством (SPC). На примере процесса изготовления удлиненных кумулятивных зарядов прокатанных (УКЗ-П) представлено совместное применение вышеуказанных инструментов, позволяющих установить причину появления брака на производстве. Обоснована необходимость выполнения анализа измерительных систем перед сбором данных для статистического анализа качества выпускаемой продукции.
Бесплатно
Статья научная
На практике довольно часто встречаются случаи совместной работы стержня на изгиб и растяжение или сжатие. Подобного рода деформация, называемая внецентренным растяжением или сжатием, может возникать из-за действия продольных сил, приложенных с эксцентриситетом. Примеры такого типа деформации - болт-костыль, пружина сцепления, сварное соединение и т.д. Для определения прочности и жесткости таких элементов необходимо исследование напряженно-деформированного состояния, что и было сделано в данной работе различными методами на примере нежесткого стержня. Одним из них являлся экспериментальный метод исследования с помощью установки СМ-1. Определение деформаций при этом производилось с помощью тензорезисторов. Другим подходом к исследованию стало моделирование нежесткого стержня, а так же тензорезисторов методом конечных элементов. Третьим вариантов решения данной задачи был аналитический метод с использованием формул сопротивления материалов. Произведен сравнительный анализ результатов, полученных указанными выше методами.
Бесплатно
Применение цифровых технологий в подготовке производства ГТД
Статья научная
В работе рассмотрены вопросы, связанные с применением топологической оптимизации на этапе проектирования изделия. В ходе данной работы была разработана методика проектирования и изготовления изделий с применением топологической оптимизации, которая была апробирована на компоненте станочного приспособления, необходимого для выполнения механической обработки. 3D модель изделия, спроектированного с помощью данной методики, была импортирована в 3D сборку станочного приспособления и далее был проведен анализ деформаций элементов приспособления под действием сил резания с использованием системы NX Nastran. При проведении анализа рассматривалось несколько вариантов конструкций элементов приспособления, деформация которых под действием сил резания оказывала непосредственное влияние на обеспечение точности получаемого на операции геометрического размера. Показано, что разработанная методика проектирования, в сочетании с применением с NX Nastran, позволяет спроектировать изделие с оптимальными массовыми и прочностными характеристиками; это существенно уменьшает количество получаемого брака в процессе механической обработки деталей.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены принципиальные схемы объемных насосов с вытеснителем возвратно-поступательного перемещения. Показано, что поршневые насосы с клапанным распределением, как правило, являются тихоходными и имеют сравнительно невысокую надежность. Выявлены два основных направления расширения функциональных возможностей поршневых насосов - применение гидравлических диодов и использование волновых и инерционных эффектов при движении перекачиваемой среды в проточной части гидромашины. Показано, что существующие насосы обоих направлений имеют сравнительно невысокий КПД. Для повышения эффективности бесклапанных гидромашин с вытеснителем возвратно-поступательного перемещения предложена принципиальная схема гибридного насоса, основанного на принципе работы impedance pump и включающего гидравлические диоды в качестве органов распределения. Выполнен анализ предложенной схемы и выявлены основные параметры, влияющие на рабочий процесс. Представлены расчетные энергетические характеристики гидромашины, выражающие зависимость подачи и КПД от напора.
Бесплатно
Причинно-следственные связи при возникновении аварийности в системах сбора нефти и газа
Статья научная
Проведен анализ аварийности в системах сбора и транспорта нефти и газа. По результатам анализа установлены причинно-следственные связи при возникновении аварий в системах сбора и транспорта нефти. Рассмотрена возможность применения концептуальной модели управления профессиональными рисками с целью снижения аварийности в системах сбора и транспорта нефти.
Бесплатно
Причинно-следственный анализ стандартизации систем менеджмента качества организаций
Статья научная
Стандартизация в условиях современных организаций претерпевает принципиальные изменения, которые касаются как применение новых методов, так и сокращение ресурсов на поддержание процедур стандартизации. В этих условиях необходим причинно-следственный анализ стандартизации, на основе которого становится возможным повысить результативность стандартизации. Для этого в работе определены причины низкой результативности стандартизации, предложена модель управления стандартизацией в условиях ограниченных ресурсов.
Бесплатно
Проблемы и перспективы развития системы мониторинга показателей качества автомобилей в эксплуатации
Статья научная
В представленной статье рассматривается проблема, относящаяся к определению перспектив развития процесса мониторинга качества высокотехнологичной продукции машиностроения в процессе эксплуатации. Исторически сложилось так, что на предприятиях, производящих автомобильный транспорт, при разработке и реализации системы мониторинга, по прежнему основное внимание уделяется показателям, отражающим количественный уровень дефектов новых автомобилей, находящихся в эксплуатации. Между тем организация мониторинга показателей, отражающих уровень затрат на устранение производственных или конструкторских дефектов в процессе гарантийной эксплуатации, позволяет более полно исследовать качество продукции, более эффективно и оперативно реагировать на кризисные ситуации. Именно поэтому в представленной работе проводится детальный анализ существующего положения с определением достоинств и недостатков применяемых аналитических инструментов. На основе реальных данных из эксплуатации автомобилей разрабатывается и реализуется более совершенная система мониторинга показателей качества, которая решает выделенные проблемные вопросы.
Бесплатно
Проблемы контактной приспособляемости в условно неподвижных соединениях
Статья научная
В области контакта условно неподвижных соединений при циклических нагрузках возникают зоны частичного скольжения. Взаимное перемещение контактных поверхностей сопровождается процессами фреттинга, что неизбежно приводит к износу и разрушению элементов контакта. В статье представлено направление трибологии, в котором развивается теория контактной приспособляемости - явления, при котором скольжение в области контакта прекращается или значительно уменьшается после нескольких первых циклов нагрузки. Сходство поведения таких систем с упругопластическими телами [1, 2] побудило различных авторов предположить, что к ним может быть применена теорема Мелана [3], то есть, предположить существование поля остаточных напряжений, предотвращающего дальнейшее скольжение.
Бесплатно
Прогнозирование заказов в единичном производстве по релевантной продукции
Статья научная
Высокая неопределенность использования существующих производственных мощностей в единичном производстве возникает по причине неопределенности получения заказов. Для прогнозирования заказов в единичном производстве возможно использование метода структурных аналогий по релевантной продукции. В статье приведен пример использования метода структурной аналогии по релевантной продукции. Приведен пример расчета ожидаемого объема заказов машиностроительной продукции (экскаваторные ковши и двигатели вертолетов).
Бесплатно
Статья научная
Изложена методика расчета глубины дефектного слоя при точении неспеченных керамических заготовок, учитывающая взаимосвязь накопленной деформации срезаемого слоя с напряжением текучести. Даны рекомендации назначения режимов резания и геометрии алмазных резцов для продольного и торцового точения неспеченных керамических материалов.
Бесплатно
Продольно-поперечный изгиб статически неопределимой балки, создаваемый эллиптическим пуансоном
Статья научная
В статье представлен метод расчета растянуто-изогнутой балки с защемленными концами, которая на участке соприкосновения с пуансоном изгибается по дуге эллипса. Проведенные исследования условий контакта балки с пуансоном показали, что если концы балки могут перемещаться в осевом направлении, то контакт балки с пуансоном будет только в двух крайних точках или небольшой зоне около них, а между балкой и пуансоном будет просвет. Для того, чтобы был возможен контакт балки с пуансоном по всему участку, необходим осевой натяг балки. Полученное решение использовано для расчета разъемного гиперболоидного контакта радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов. Проволоки гиперболоидного разъема представляют собой балки с защемленными концами, расположенные под углом к оси штекера. Давление на проволоку будет по дуге эллипса. Предлагаемый метод расчета позволяет определить величину и область приложения усилия контактного нажатия, наибольшее напряжение и осевую силу в проволоке. Рекомендовано предварительное натяжение проволок гиперболоидного разъема, что позволит существенно повысить его надежность.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования в статье является автоматизированная система управления производством и производственными ресурсами, использующая такие базовые принципы применения информационных технологий управления, как принципы адаптивного, сквозного, сетевого управления и управления в реальном времени, что может обеспечить руководство и сотрудников достаточно простыми по применению и емкими по внутреннему содержанию решениями основных проблем управления ресурсами авиастроительного предприятия. В статье рассмотрена структура разработанной системы для авиастроительного предприятия АО «Авиастар-СП», описаны функциональные возможности ее подсистем.
Бесплатно
Проектирование и расчет эффективности капотов малого объема
Статья научная
Дана оценка определения акустической эффективности звукоизолирующего капота малого объема. Выполнен анализ резонансных явлений в объеме воздуха и в пластинах. Проведены экспериментальные исследования влияния на эффективность капота наличия звукопоглощающего материала и вибропоглощающего покрытия на его стенках. Разработаны основные рекомендации по проектированию капотов малого объёма.
Бесплатно
Проектирование инструментальной головки для специального токарного автомата
Статья научная
В данной статье рассматривается последовательность проектирования специального инструмента для обработки валов. Предложена оригинальная конструкция инструментальной головки, позволяющая осуществлять одновременную торцовку, проточку, обработку фаски валов с двух сторон при осевой подаче с возможностью настройки на разный диаметр и глубину. Проведенные расчёты и эксплуатационные испытания инструментальной головки показали её функциональную пригодность и надёжность. Относительно низкая себестоимость изготовления инструмента, универсальность, быстрая настройка и переналадка обеспечивают высокую экономическую эффективность обработки.
Бесплатно
Проектирование нестандартных неподвижных уплотнений
Статья научная
Рассмотрены условия работы и критерии работоспособности неподвижных резиновых уплотнений. Представлена методика оценки работоспособности нестандартных неподвижных уплотнений на этапе проектирования методами численного анализа напряженно-деформированного состояния резиновых элементов. Приведены примеры спроектированных уплотнений, работающих в подводном нефтедобывающем оборудовании.
Бесплатно
Проектирование оптимальной кристаллографии структуры конструкционных материалов
Статья научная
Сформулировано направление интенсификации процессов деформирования и повышения эксплуатационных характеристик изделий. Его суть заключается в том, что с помощью оптимизации кристаллографической ориентации структуры конструкционных материалов можно изменять преимущественное развитие деформаций при обработке давлением в пользу тех направлений, которые приведут к повышению предельного формоизменения заготовок, точности геометрических параметров и усталостных характеристик изделий. Приведены теоретические основы проектирования материалов с заданной кристаллографией структуры. Полученные функциональные взаимосвязи позволяют учесть параметры строения металлов и сплавов в технологических расчетах процессов обработки давлением, а главное априорно определить кристаллографию структуры, отвечающую требованиям повышения деформационных возможностей материалов. Рассмотрен пример реализации расчетной кристаллографической ориентации структуры при прокатке высокопрочной ленты из алюминиевого сплава 3104.
Бесплатно
Проектирование установки по переработке медицинских отходов термохимическим методом
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы, связанные с разработкой конструкции установки по переработке медицинских отходов, работающей на основе термохимического метода. Особое внимание уделено режущей оснастке, применяемой в установке. Постановка задачи формулируется следующим образом: спроектировать установку, позволяющую реализовать возможность переработки медицинских отходов термохимическим методом; предложить варианты конструкции режущей оснастки установки и обосновать выбор материала ножей на основании конечно-элементного моделирования. Предложена конструкция установки, состоящей из основания, на котором расположен электродвигатель, движение от которого с помощью клиноременной передачи передается на привод инструментальной оснастки. Переработка и обеззараживание медицинских отходов осуществляется в стерилизационной камере. Стерилизационная камера и связанный с ней бак являются конструктивно наиболее сложными. Основными элементами конструкции бака являются: основание, стерилизационная емкость и крышка. Непосредственная переработка медицинских отходов осуществляется посредством вращения роторного узла, несущего инструментальную оснастку. В предлагаемой установке инструментальная оснастка включает в себя четыре подвижных горизонтальных и два вертикальных ножа. В процессе переработки медицинских отходов рабочие поверхности горизонтальных ножей подвергаются воздействию ряда факторов, проводящих к их интенсивному износу. В статье предлагаются несколько вариантов конструкций ножей, позволяющих увеличить их долговечность. С целью проверки правильности выбора материала и влияния условий эксплуатации была разработана КЭ модель процесса нагрева ножа под действием силы трения, вызываемой сходящей по передней поверхности стружкой из полиэтилена. Расчет выполнялся для двух материалов ножа: углеродистая сталь и серый чугун. Результаты моделирования показали, что по ряду критериев наиболее предпочтительным материалом ножей является серый чугун. Использование чугуна позволит обеспечить быстрое достижение необходимого значения температуры в стерилизационной камере, а меньшие внутренние напряжения снизят вероятность разрушения ножа. Для повышения надежности установки приведены варианты конструкции подвижных ножей как элементов, подвергающихся наиболее интенсивному износу.
Бесплатно
