Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Оценка эффективности процесса магнитно-импульсной формовки трубчатых заготовок малого диаметра
Статья научная
В данной работе представлены результаты оценки эффективности процесса магнитно-импульсной формовки трубчатых заготовок малого диаметра по схеме с прямым пропусканием тока, которые включали компьютерное моделирование процесса с помощью программного комплекса LS-DYNA и его экспериментальную отработку. Цель работы - определение эффективности процесса магнитно-импульсной формовки труб малого диаметра по схеме с прямым пропусканием тока по заготовке. В результате исследований установлено, что рассматриваемая схема и предложенные технологические решения по ее реализации могут быть использованы при изготовлении довольно широкой номенклатуры трубчатых деталей различных диаметров. Это снимает существующие ограничения при магнитно-импульсной формовке труб малого диаметра по традиционной схеме и способствует значительному расширению области применения магнитно-импульсных технологий.
Бесплатно
Статья научная
В результате ретроспективного анализа применения СОЖ при металлообработке установлено, что его развитие шло по двум направлениям: улучшение физико-химических и технологических свойств СОЖ, полученных на основе концентратов, и совершенствование системных технологий централизованного сопровождения функционирования (ЦСФ) СОЖ, в том числе, централизованного. В связи с продвижением в РФ синтетических СОЖ с высокой способностью противостоять негативным внешним воздействиям наблюдали эффекты продления срока эксплуатации СОЖ между заменами, но значительно менее ожидаемых. При анализе причин снижения срока эксплуатации СОЖ установили, что это обусловлено относительно редкой коррекцией неизбежных распределенных потерь СОЖ. Данные потери обусловлены состоянием производственной системы «СОЖ – ЦСФ – технологическая линия». Выявление данного факта вызвало понимание возникновения проблемных ситуаций, заключающихся в возможности использования оценки распределенных неизбежных потерь СОЖ для контроля, мониторинга ЦСФ и производственной системой. Для разрешения проблемной ситуации и подтверждения научной гипотезы о возможности организации контроля, мониторинга и управления производственным процессом металлообработки, протекающего при функционировании СОЖ, на основе текущей оценки её распределенных неизбежных потерь во времени, были проведены инициативные исследования. Цель проведенных исследований заключалась в подтверждении вышеупомянутой гипотезы. Явление варьирования неизбежных распределенных потерь СОЖ в ЦСФ комплекса её функционирование проводили на основе систематизации результатов и их преобразования во временные ряды в период между заменами СОЖ. Варьирование СОЖ исследовали с позиций вероятностно-детерминированного подхода на комплексе из 27 ЦСФ в течение периода времени между заменами. Для этого выполнили формирование цифрового контента значений скорости неизбежных распределенных потерь СОЖ на всех ЦСФ комплекса с варьированием эксплуатационных показателей и принципиальной возможности создания индикативного способа контроля, мониторинга СОЖ и т.д.
Бесплатно
Очистка почв от нефтепродуктов с использованием разработанной биосмеси
Статья научная
Авторами статьи разработана смесь, направленная на биологическую очистку и рекультивацию почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Смесь, состоящая из биопрепарата, сорбента, минеральных добавок и семян бобовых, обеспечивает комплексное биологическое воздействие на нефтяные загрязнения за счёт создания почвенному микросообществу необходимых условий для восстановления и активного самоочищения почвы. Экспериментально установлено, что разработанная комплексная смесь «Биоактиватор» способствует снижению токсичности почвы, стимуляции естественного процесса биодеструкции нефти и эффективному очищению почвы от токсичных загрязняющих веществ.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена методика установления оптимального сочетания управляемых параметров резания различных методов обработки на основе T-Q характеристик процессов резания. Т-Q характеристики позволяют наблюдать работоспособность режущего инструмента во всем диапазоне изменения сочетания параметров режима обработки и могут служить показателем обрабатываемости различных материалов резания. Критериями обрабатываемости могут служить постоянные Т-Q характеристики: СT и показатель n, значения которых являются базой для экономической оценки эффективности процесса обработки. Эффективность осуществления обработки заключается в минимальной себестоимости обработки поверхности при требуемых показателях её качества. Расчет сочетания управляемых параметров режима обработки для различных методов обработки выполняется по выражениям для констант стойкости Т инструмента, в диапазонах ее изменения в зависимости от стадии обработки, для практического использования рекомендуется сочетания обеспечивающие оптимальную скорость съема материала Q0. Дан пример применения методики для процесса точения наружной цилиндрической поверхности современной режущей пластиной сборного резца.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлено усовершенствованное универсальное механическое дисковое бункерное загрузочное устройство зубьями и регулируемым ориентатором для стержневых деталей в форме колпачка. Разработаны ограничения на конструктивные параметры захватывающих и ориентирующих органов усовершенствованного универсального бункерного загрузочного устройства и представлены разработанные с учетом условий захвата и ориентирования рабочие диапазоны значений ширины, длины и высоты карманов, геометрических параметров регулируемого ориентатора, при которых устройство будет надежно функционировать. Представлены разработанные математические модели вероятности захвата и производительности усовершенствованного универсального бункерного загрузочного устройства, позволяющие при описании производительности учесть конструктивные и кинематические параметры устройства, параметры деталей в форме колпачка различных конфигураций. С помощью разработанных математических моделей определены диапазоны оптимальных конструктивных и кинематических параметров усовершенствованного универсального бункерного загрузочного устройства для различных деталей. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния уровня заполнения бункера усовершенствованного устройства деталями на его производительность.
Бесплатно
Парето-анализ качества работы сервисных центров автопроизводителей
Статья научная
Применение метода Парето анализа для решения задач в области управления качеством остается востребованным и крайне актуальным. В настоящее время мы наблюдается резкий рост электронных данных отражающих протекание различных процессов в системе менеджмента организаций, а также данных отражающих этапы жизненного цикла продукции. Соответственно росту данных, требуется решение научно-технических задач направленных на развитие методов и инструментов мониторинга и анализа данных. Требуется их совершенствование и соответствующее развитие в контексте решений задач в области цифровизации и информатизации процессов менеджмента качества. Представляется, что применение классических инструментов аналитической деятельности корпоративных служб качества автосборочных производств, с учетом решения перспективных задач в области их развития создает предпосылки для улучшений процессов управления и повышения их эффективности. В данной статье рассмотрен метод Парето, который реализует задачу выделения наиболее значимых фрагментов данных, что становится основой для создания высокоэффективных моделей прогнозирования качества продукции в процессе эксплуатации. Метод реализован на реальных данных о поступивших заявках на сервисное обслуживание автомобилей одного из ведущих отечественных автопроизводителей.
Бесплатно
Переменное нагружение нелинейных пластин и пологих оболочек
Статья научная
В статье рассматривается деформированиепластин и пологих оболочек с учетом геометрической нелинейности и пластических деформаций при переменном нагружении. В случае упругопластического материала учитывается разгрузка, вторичные пластические деформации, сжимаемость материала.Приведены геометрические и физические соотношения и разрешающие нелинейные дифференциальные уравнения теории гибких пологих оболочекиз упругопластического материала для произвольного цикла нагружения. Зависимость между интенсивностью напряжений и деформаций, с использованием обобщенного принципа Мазинга, позволяет исследовать деформирование гибких пластин и оболочек из циклически идеального, упрочняемого и разупрочняемого материалов. В выражениях для внутренних сил и внутренних моментов выделены добавочные силы и добавочные моменты, учитывающие историю нагружения пластин и оболочек на предыдущем n-1 - ом нагружении.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена изучению массопереноса углерода в инструментальной стали У8 при обработке импульсным лазерным излучением. Экспериментально изучено распределение основных фаз (мартенсита и остаточного аустенита) по глубине зоны лазерного воздействия.
Бесплатно
Перспективность создания малогабаритных специализированных прессов
Статья научная
Показана структура классификации штамповочных прессов, подчеркнуты ширина и глубина приведенной их номенклатуры. Обращено внимание на обучение конструированию прессов с анализом как широты, так и глубины их конструкций. Отдано предпочтение широкому обучению в начале периода с углублением при выполнении и защите учебных проектов и лабораторного практикума. Показана прогрессивная связь между собой учебных проектов, выполняемых по специальности. Инновационный подход к конструированию специализированных прессов в статье продемонстрирован двумя разработанными их конструкциями для крупносерийного производства деталей как листовой их штамповкой, так и их формованием из металлических порошков.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются конструктивные, производственные и эксплуатационные особенности гидропривода судоходных гидротехнических сооружений (в том числе геометрические и массовые параметры гидропривода, единичное производство, окончательная сборка и доводка гидропривода в условиях эксплуатации и т.д.), их статические и динамические характеристики. Представлены современные методы контроля, с использованием современной экспериментальной базы. Описаны разработанные инновационное устройство для имитации внешних нагрузок при испытании элементов гидропривода, имитации изменения параметров рабочей жидкости при испытании элементов гидропривода.
Бесплатно
Перспективы лазерной постобработки керамических покрытий
Статья научная
В работе рассмотрены возможности лазерной обработки (ЛО) как перспективного метода постобработки керамических покрытий, позволяющего добиться существенного повышения их эксплуатационных характеристик. Приведены данные по реализации данного метода при обработке керамических покрытий, нанесенных с использованием технологий газотермического напыления (ГТН), применяя различное лазерное оборудование. Установлено, что ЛО оказывает существенное влияние на микроструктуру керамических газотермических покрытий (ГТП), обеспечивает более высокую их плотность, снижает дисперсность и порообразование в 2-4 раза, позволяет регулировать распределение и величину остаточных напряжений. Показано, что с помощью ЛО удается добиться улучшения эксплуатационных характеристик покрытий, увеличения микротвердости на 25-40 %, увеличения адгезионной прочности покрытия и металлической основы, износостойкости и коррозионной стойкости. Приведены данные, свидетельствующие о неоднозначности влияния режимов ЛО при постобработке керамических покрытии на их свойства и недопустимости чрезмерного оплавления поверхности.
Бесплатно
Плакирование порошковой композиции расплавом металла. Свободная и принудительная пропитка
Статья научная
Представлены технологические схемы свободного и принудительного заполнения пор порошковой композиции расплавом металла. Примером опробования предложенных схем являлась пропитка расплавом алюминия порошковой композиции «B-Al-W». Принудительная пропитка осуществлялась воздействием на расплав импульсным магнитным полем. Экспериментально с помощью металлографического исследования установлена граница проникновения расплава в поры порошка в зависимости от величины силового воздействия на расплав. Подтверждена реальность разработанного способа плакирования порошка расплавом металла и определены направления дальнейших системных исследований в разработке новой технологии.
Бесплатно
Статья научная
В статье показано, что при испытании материалов с крупнозернистой (КЗ) и ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой на статическую трещиностойкость (K1С) в условиях плоской деформации (ПД), необходимо учитывать тип кристаллической решетки.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье приводится методика определения долговечности шарнирных сферических подшипников. Приведены результаты определения коэффициента интенсивности изнашивания в паре трения сталь ШХ-15 и антфрикционный материал на основе серебра с добавлением 6% дисульфида молибдена. Экспериментальные значения коэффициента интенсивности изнашивания антифрикционного материала были аппроксимированы аналитической зависимостью в виде полинома четвёртой степени относительно контактных напряжений. Погрешность аппроксимации не превышала 10%. Данная методика позволяет определить число циклов срабатывания подшипника до предельного значения износа антифрикционного материала с учётом изменения контактных напряжений в процессе изнашивания. Применение антифрикционного покрытия на основе серебра повышает долговечность шарнирных подшипников.
Бесплатно
Повышение жесткости конструкции алюминиевой гофрированной витой шпули
Статья научная
В работе представлены результаты расчётно-экспериментального исследования алюминиевых витых шпуль с различными конфигурациями профиля. Математическое моделирование изделия проводили при помощи программного комплекса ANSYS 18.2. Верификация моделей выполнена на основании испытаний, проведённых в центральной заводской лаборатории АО «Арконик СМЗ», на испытательной машине FP-100/1-10tn по действующим нормативным документам. Исследовалась опытная поставка шпуль с разработанным профилем специального вида. Сравнительный анализ проведён с закупаемыми шпулями с профилем разработанным ранее поставщиком шпуль. Исследуемые шпули изготовлены из сплава 3104 Н19, толщина ленты 0,26 мм. По итогам исследования построены эмпирические формулы позволяющие определять нагрузку до смятия и высчитывать объем металла, для оценки удельной жесткости. В предложенные формулы введены безразмерные коэффициенты, учитывающие конфигурацию профиля (коэффициент формы) и относительную высоту стенки профиля. Коэффициенты представлены в виде номограмм для удобства графической оценки эффективности профиля. Определена критическая высота профиля, при которой удельная жёсткость конструкции является наибольшей. Показано, что профиль с наклонной вертикальной стенкой и профиль с омегообразной формой внутренней образующей обладают меньшей жесткостью, чем профиль с вертикальной П-образной формой гофр. Определен оптимальный диапазон угла отклонения от вертикальности стенки гофра, позволяющий с одной стороны обеспечить требуемый уровень жесткости конструкции, с другой стороны минимизировать металлоёмкость изделия. Сопоставление результатов модельных расчётов, результатов вычисления по предлагаемым эмпирическим зависимостям и фактических экспериментальных данных, показали их высокую сходимость, что позволяет сделать вывод о применимости предлагаемых формул при инженерных расчетах. Разработанный профиль специального вида позволяет снизить металлоёмкость шпули на 13 % при сохранении требуемых прочностных характеристик и уровня жёсткости.
Бесплатно
Повышение износостойкости шарнирных сферических подшипников за счёт азотирования
Статья научная
В настоящей статье описана методика определения интенсивности изнашивания сфер шарнирных сферических подшипников. Приведены результаты определения коэффициента интенсивности изнашивания в паре трения сталь ШХ-15 и ЭИ347 с различным видом термохимической обработки. Экспериментальные значения коэффициента интенсивности изнашивания были аппроксимированы в виде степенной аналитической зависимостями относительно контактных напряжений. Погрешность аппроксимации не превышала 20%. Полученные зависимости позволят определять значения износа материала с учётом изменения максимальных контактных напряжений. Применение азотирования сферы шарнирных подшипников повышает их долговечность.
Бесплатно
Статья научная
В статье описан процесс повышения качества компьютерной модели изнашивания, основанной на законе Арчарда, для осесимметричной пары трения. Одними из распространенных представителей таких пар трения являются камневые опоры («игла-подпятник»), применяемые как в измерительных приборах, так и в различных роторных системах. За метрику качества рассматриваемой математической модели принята ее адекватность - уровень соответствия реальному процессу. В качестве мер по улучшению адекватности модели рассмотрены учет зависимостей параметров модели, изменяющихся в процессе изнашивания, а также предложен способ модификации исходной модели для возможности вычисления износа на оси вращения пары трения. Приведены примеры, основанные на численном моделировании износоконтактных задач для пар трения с известными аналитическими оценками величины износа, показывающие важность учета указанных выше параметров и явлений. Численное моделирование процесса изнашивания проводилось в CAE системе ANSYS Mechanical. Применение более адекватной компьютерной модели процесса изнашивания при проектировании ответственных узлов агрегатов позволит повысить качество конечного изделия.
Бесплатно
Повышение качества контроля сварных соединений при производстве изделий машиностроения
Статья научная
Цель работы - разработка автоматизированной системы контроля качества сварных соединений конструкция канатных дорог, проектируемых и производимых на предприятии ООО «Скадо» (г. Самара) с целью повышения качества контроля. Проведен анализ требований, предъявляемых к сварным конструкциям и сварным швам канатных дорог, рассмотрены методы контроля сварных швов. Разработана структурная схема автоматизированной системы контроля качества сварных соединений на базе метода ультразвукового контроля. Проведен анализ ультразвуковых датчиков на фазированных решетках. Выбраны датчики и исполнительные механизмы системы. Разработана схема сопряжения элементов системы с программируемым логическим контролером. Описаны структура системы и схема сопряжения элементов системы с программируемым логическим контролером. Разработана методика выполнения контроля.
Бесплатно
Повышение качества осей колесных пар на этапе изготовления
Статья научная
В статье приводятся результаты разработки решений в части повышения качества осей колесных пар на этапе изготовления. За исходную гипотезу принято, что рациональный уровень качества осей колесных пар зависит от параметров посадочных поверхностей опор качения и может быть достигнут при строго определенном диапазоне значений точности формы. Диапазон значений показателей точности формы определяется на основе технико-экономической оценки как сочетание затрат на изготовление и технического эффекта, который обеспечивается при достижении параметров служебного назначения узла. При получении рациональных значений точности формы посадочных поверхностей осей колесных пар в условиях автоматизированного производства возникают две существенные проблемы: проблема контроля и управления технологической системой. В статье разработан способ контроля отклонений формы в поперечном сечении, который позволяет повысить достоверность результатов за счет исключения погрешностей, искажающих результат. К таким погрешностям можно отнести неточность установки измеряемого объекта, эксцентриситет и т.д. Также разработана математическая модель устройства автоматического обеспечения требуемых параметров точности формы. Использование устройства дает возможность также повысить эффективность использования режущего инструмента и отказаться от применения абразивной обработки. В статье приведено сравнение базового метода изготовления осей колесных пар и предлагаемого. В качестве инструмента использовался дифференциальный метод. Результаты показали, что предлагаемое решение превосходит базовый вариант.
Бесплатно
Статья научная
Качество производимых центробежных компрессоров во многом зависит от качества проектирования проточной части. В целях проведения качественного проектирования малорасходных ступеней центробежных компрессоров в данной работе проводится верификация и валидация численной модели малорасходной ступени, которые основаны на современных методах вычислительной газодинамики - CFD (computational fluid dynamics) как части CALS технологий. В численной модели ступени моделировались зазоры и лабиринтные уплотнения. Рассмотрены вопросы использования межсеточных интерфейсов, применения моделей турбулентности и шероховатости. Полученные настройки численной модели использовались для валидации семи модельных ступеней на диапазон оптимального условного коэффициента расхода Φопт=0.008-0.018 при Mu=0.785-0.804. Результаты моделирования сравнивались с экспериментальными данными.
Бесплатно
