Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Повышение качества и эффективности производства цилиндровых узлов буровых насосов
Статья научная
В рамках статьи рассматривается проблема, связанная с тем, что существует противоречие, которое предполагает что использование процессов упрочнения (в том числе и поверхностного) приводит к тому, что одновременно с ростом износостойкости, прочности и других показателей качества по критерию функционального назначения, происходит одновременное снижение эффективности и устойчивости производства. В статье проведен анализ методов повышения уровня качества узлов трения по показателям функциональных свойств (на примере цилиндрового узла бурового насоса). В качестве инструмента для исследования был использован метод анализа иерархий. В результате анализа показано, что наилучшим сочетанием критериев обладает химико-термическая обработка. Предлагается использовать в качестве конструкционного материала для изготовления цилиндровых втулок серый чугун (с изначальной структурой из феррита и перлита). На поверхности чугуна формируется слой после поверхностного легирования. Для насыщения используется смесь оксидов легирующих элементов. В работе проведены предварительные исследования конфигурации слоя и оценка технического уровня предлагаемого решении. Установлено, что на поверхности соя имеется участок с повышенной обрабатываемостью (слой чистого феррита). Это дает возможность преодолеть высказанное выше противоречие. В качестве направлений для дальнейших исследований имеет смысл выявить технологические режимы и условия, позволяющие получить наиболее рациональную конфигурацию слоя.
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
Статья научная
Представлены результаты численного моделирования буроопускной стальной сваи диаметром 219 мм из стали марки 09Г2С, выполненного в программном комплексе ANSYS Workbench с учётом как вертикальных, так и комбинированных (вертикальных, горизонтальных и моментных) нагрузок. Моделирование проведено для условий многолетнемерзлых грунтов (ММГ) опытного полигона в г. Якутске и включает двухслойную геологическую модель: сезонно-талый пылеватый песок (0–2 м) и многолетнемерзлый суглинок (2–15 м). Для повышения физической достоверности расчётов использованы упругопластические модели грунтов MO Granular для талого слоя и Cam-Clay для мерзлого, а также учтено наличие цементно-песчаной смеси (ЦПС), заполняющей полость сваи и образующей внешнюю оболочку. Проведено сравнение результатов с данными натурных испытаний 18 свай и с предыдущей моделью, разработанной в MIDAS GTS NX. Показано, что при вертикальной нагрузке 98,1 кН осадка составляет 4,67 мм, а максимальные напряжения 22,24 МПа; при комбинированной нагрузке осадка возрастает до 16,5 мм, а напряжения до 23,5 МПа, локализуясь в зоне контакта «свая–ЦПС–воздух». Все значения значительно ниже предела текучести стали 09Г2С (345 МПа), что подтверждает работоспособность конструкции. Установлено, что применение физически обоснованных моделей грунта в ANSYS обеспечивает более точное описание напряжённо-деформированного состояния по сравнению с упрощённой моделью Мора–Кулона, однако требует калибровки по натурным данным для учёта реальных неоднородностей и дефектов. Результаты работы способствуют повышению качества и надёжности проектирования свайных фундаментов на ММГ, особенно в условиях реализации стратегических инфраструктурных проектов в Арктической зоне РФ.
Бесплатно
Повышение надежности за счет сокращения повторных потерь с помощью метода анализа коренных причин
Статья научная
Статья поступила в редакцию 02.09.2024 На данный момент, повышение уровня надежности производственного процесса и средств производства становится определяющей задачей. Ведь сокращение простоев, затрат и эффективное распределение ресурсов позволяют предприятию повысить свою конкурентоспособность. В данной работе разработан и проиллюстрирован метод анализа коренных причин, повышающий надежность за счет сокращения повторных потерь.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы повышения надежности и производительности механических дисковых бункерных загрузочно-ориентирующих устройств для деталей тел вращения, имеющих как явную, так и неявную асимметрию вдоль продольной оси симметрии. Рассмотрены принципы конструирования захватывающих и ориентирующих органов указанных типов бункерных загрузочно-ориентирующих устройств для асимметричных деталей. Выявлены оптимальные диапазоны геометрических и кинематических параметров, определяющие надежность бункерных загрузочно-ориентирующих устройств для асимметричных деталей при их захвате и ориентировании на примере устройства с радиальными карманами. Представлены методика построения математических моделей вероятности захвата и графики зависимости производительности от окружной скорости захватывающих органов при различных параметрах асимметричных деталей и механических дисковых бункерных загрузочно-ориентирующих устройств. Определены параметры, которые влияют на производительность, и получены ее максимальные значения.
Бесплатно
Повышение надежности резьбовых соединений применением ультразвуковой сборки
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы применения ультразвуковых колебаний при сборке резьбовых соединений. На этапе затяжки резьбового соединения ультразвуковые колебания способствуют снижению трения, а после окончания свинчивания для повышения стопорящих свойств формируется режим микросварки.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются подходы к оптимизации организационной структуры технологической службы для повышения результативности процессов системы менеджмента качества; предлагаются подходы к анализу функций (операций) выполняемых технологами; описывается методика перераспределения и нормирования функций для определения требуемой численности технологов.
Бесплатно
Повышение результативности функционирования процесса закупок в высшем учебном заведении
Статья научная
В статье рассмотрены подходы к совершенствованию процесса закупок, приводятся аспекты, влияющие на результативность процесса закупок, описывается методика проведения закупок в образовательном учреждении. Также рассмотрены особенности процесса закупок в образовательном учреждении с учетом специфики сферы образования, проанализированы системы менеджмента качества в закупочной деятельности, нормы и требования к процессу закупок. Изучены особенности влияния на процесс закупок ограниченности бюджета, строгого соблюдения нормативов и законодательства, необходимости прозрачности и отчетности, соблюдения сроков и планирования.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследования влияния ультразвука на повышение сопротивления усталости резьбовых деталей.
Бесплатно
Повышение срока службы опор скольжения с реверсивным трением
Статья научная
Предлагается метод обеспечения длительного срока службы подшипников скольжения на основе модификации пластичных смазочных материалов. Исследуется влияние силы трения на повышение долговечности подшипников скольжения, работающих в режиме реверсивного движения. Показано, что применение смазочных материалов с ультра-дисперсными добавками уменьшает значение силы трения для образцов, снижает величину температуры трения. Представлены результаты анализа распределения нормальных и касательных напряжений на площадке контакта подшипника скольжения. Сделан анализ состояния поверхностей трения и изменение микрорельефа после применения исследуемых смазочных материалов.
Бесплатно
Повышение технологичности изготовления каретки суппорта токарно-винторезного станка при модернизации
Статья научная
Актуальность модернизации металлорежущего оборудования вызывается требованиями улучшения эксплуатационных характеристик и необходимостью поддержания стоимости предлагаемых станков на определенном уровне, несмотря на инфляционные процессы. Причем второе направление не должно сопровождаться ухудшением качества станков. Поэтому реализовать его можно только снижением себестоимости изготовления и, в первую очередь, за счет повышения технологичности конструкции. Это направление особенно актуально для универсального металлорежущего оборудования, в том числе для токарно-винторезных станков отечественного производства, потребность в которых для оснащения небольших металлообрабатывающих предприятий весьма высока в связи с тем, что они являются поставщиками многономенклатурных комплектующих для предприятий автомобильного, авиационного и оборонного кластеров. В статье рассматриваются возможные изменения в конструкции каретки суппорта токарно-винторезного станка. Сложность формы каретки и многообразие действующих силовых факторов требуют обоснованного подтверждения сохранения высоких эксплуатационных характеристик, в частности, прочностных и жесткостных. Решение поставленной задачи с использованием аналитических или эмпирических зависимостей без существенного упрощения расчетных моделей не представляется возможным. Поэтому было использовано численное моделирование с применением метода конечных элементов в системе Ansys Workbench 2021. Описано построение расчетной модели и рассмотрены этапы проведения численного эксперимента. Необходимость оценки предлагаемых конструкторских изменений, повышающих технологичность каретки, и вариативность силовых факторов потребовали рассмотрения 18 численных экспериментов, отличающихся условиями проведения. По результатам расчета определялись максимальные суммарные деформации и эквивалентные напряжения по Мизесу. Исследования показали, что предлагаемые изменения в конструкции каретки не приводит к ее ослаблению, так как места расположения максимальных напряжений достаточно удалены от зон, с которых были убраны элементы, ухудшающие технологичность.
Бесплатно
Статья научная
Предметом данной статьи является программируемая система управления роботом-манипулятором. Рассмотрена сложная нелинейная динамика, связанная с практическим применением систем и манипуляторов. Традиционный метод управления заменяется разработанной системой Elma и адаптивной радиальной базовой функцией нейронной сети, что повышает стабильность системы и скорость отклика. С помощью программного обеспечения, связанного с MATLAB, разработаны соответствующие контроллеры и компенсаторы. Представлены результаты обучения нейросетевого контроллера для программирования траекторий робота. Анализируются динамические ошибки различных типов нейросетевых контроллеров и двух методов управления.
Бесплатно
Повышение усталостной прочности и износостойкости лопаток и дисков ГТД термопластическим упрочнением
Статья научная
Приведена технология восстановления работоспособности лопаток и дисков газотурбинных двигателей. Показаны сравнительные экспериментальные данные об усталостной прочности и износе лопаток и дисков газотурбинных двигателей. Выполнен анализ причин, влияющих на усталостную прочность и износостойкость лопаток и дисков.
Бесплатно
Повышение эксплуатационных характеристик изделий из титановольфрамовых твердых сплавов
Статья научная
Проведены исследования влияния лазерной импульсной обработки на структуру и эксплуатационные характеристики вольфрамокобальтовых твердых сплавов. Установлены оптимальные режимы лазерного воздействия при которых достигается наибольшее увеличение стойкости упрочненного инструмента. Установлена взаимосвязь между глубиной упрочненного слоя с измененной структурой, стойкостью и структурно-фазовыми изменениями в зоне лазерной обработки. Лазерная термическая обработка повышает эксплуатационные характеристики твердого сплава Т15К6 в 1,5 - 2 раза.
Бесплатно
Повышение эффективности процесса нарезания и обработки зубчатых колес
Статья научная
Представлены результаты исследования влияния ультразвука на процессы нарезания зубчатых колес из труднообрабатываемых материалов - зубодолбление и зубошлифование. Показано, что с введением в зону обработки ультразвука происходит значительное снижение составляющей силы резания Рz, усадки стружки и высоты микронеровностей. Износ режущих зубьев с наложением ультразвуковых колебаний приобретает более стабильный характер, повышается работоспособность зубообрабатывающего инструмента.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается подход к повышению эффективности процессов подготовки и обучения сборочного персонала машиностроительных предприятий за счёт применения иммерсивных систем (дополненной и виртуальной реальности). Предложена модель визуального сопровождения сборочных операций на базе фантомных объектов, интегрированная с гиперграфовым описанием технологического процесса. Описана динамика перемещения и ориентации объектов относительно фантомов и критерии завершения операций. Приведены результаты экспериментальных исследований на промышленном образце экструдера Hydra аддитивной установки INTED MAP, выполненные с участием операторов различной квалификации при сравнении традиционных методов и иммерсивной системы.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются способы повышения эффективности функционирования промышленных предприятий с помощью метода оценки потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции, выполненного на основании инструментального обследования, а также с использованием метода определения теплопотерь за весь отопительный период при невозможности провести расчет, основанный на инструментальном обследовании.
Бесплатно
