Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Статья научная
В статье приводятся результаты исследования особенностей формирования структуры межфазной зоны, образующейся при контактном термохимическом взаимодействии алмаза с переходными металлами - железом и титаном. При этом, температурно-временные режимы спекания контактных пар алмаз-металл соответствовали режиму работы вакуумной печи при спекании твердосплавных матриц алмазосодержащих инструментов с пропиткой медью. Для оценки прочности соединений контактных пар алмаз-металл были проведены испытания на сдвиг. Методами растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, рентгенофазового анализа и рамановской спектроскопии были изучены структура, фазовый состав, морфология поверхностей раздела. Установлено, что при контактном термохимическом взаимодействии алмаза с железом, на межфазной границе образуется тонкий слой металлокарбидного покрытия, прочно сцепленного с поверхностью алмаза. Толщина покрытия составляет ~1-3 мкм и состоит из фаз железа, карбида железа и локальных, точечных образований графита. На межфазной границе контактной пары алмаз-титан также было обнаружено образование металлокарбидного покрытия, состоящего из фаз титана и карбида титана, слабо сцепленного с поверхностью алмаза. Толщина покрытия составляет ~0,8-1 мкм, имеет плотную мелкозернистую структуру. Отсутствие графита как на поверхности алмаза, так и на поверхности таблетки титана указывает на то, что весь графит, образовавшийся в результате каталитического воздействия титана на алмаз, идет на формирование металлокарбидного покрытия. Полученные результаты могут быть использованы в разработке новых составов и технологий изготовления алмазных инструментов на основе твердосплавных порошковых смесей с повышенным алмазоудержанием.
Бесплатно
Статья научная
В условиях непрерывно изменяющейся внутренней и внешней среды производственные предприятия вынуждены учитывать постоянные изменения требований к их продукции со стороны потребителей и других заинтересованных сторон, а также действия конкурентов. Актуальность данной работы связана с обоснованием целеполагания в области качества на основе прогнозирования совместного изменения показателей качества процессов и продукции во времени. В результате анализа работ по использованию теории автоматического управления (ТАУ) в решении задач управления качеством выявлены недостатки существующих подходов и определена цель исследования, заключающаяся в разработке структурной модели формирования качества продукции в пространстве состояний процессов на основе графических функциональных моделей. В статье представлены функциональные модели деятельности промышленного предприятия. На основании разработанного авторами подхода к преобразованию функциональных моделей процессов в графические модели теории управления в пространстве состояний выполнено преобразование функциональных моделей IDEF0 в структурные математические модели формирования качества продукции в пространстве состояний процессов на уровнях A0 и A1, а также предварительно определены области их применения. Выделен типовой блок процесса для построения структурной модели формирования качества продукции.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается системный подход к моделированию состава и взаимосвязи элементов структуры комплекса обслуживающего производства и их взаимодействия, обусловленные единством целей, выполняемых ими функций. При решении этих задач основной является проблема выбора наилучшего решения. В статье реализуется способ, основанный на построении достаточно адекватных математических моделей реальных объектов и процессов их функционирования и сравнении результатов исследования этих моделей.
Бесплатно
Статья научная
Современные высокотехнологичные предприятия, в том числе предприятия авиационной промышленности, предъявляют повышенные требования к надежности, безопасности и эксплуатационной эффективности производимой техники и оборудования. Им приходится сталкиваться с множеством рисков, обусловленных быстрыми технологическими изменениями, высокими требованиями к качеству продукции и услуг, а также нестабильной рыночной средой. Наряду с этим, значимую роль в современной промышленности играют технологические процессы, основанные на движении сплошной среды, которые представлены в широком спектре производств: нефтехимическом, фармацевтическом, строительном и других отраслях. В статье рассматривается интеграция методов Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) в систему управления рисками авиационной техники в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ Р 56079-2014 «Изделия авиационной техники. Безопасность полета, надежность, контролепригодность, эксплуатационная и ремонтная технологичность. Номенклатура показателей». Анализируются основные этапы реализации, включая выявление и разрешение противоречий, генерацию инновационных решений и моделирование их эффективности. Приводятся конкретные примеры применения методов ТРИЗ для снижения рисков отказов и повышения надежности авиационных систем, а также описывается процедура постоянного совершенствования системы. В результате показано, что использование системных инструментов ТРИЗ способствует созданию более безопасных, инновационных и устойчивых решений, отвечающих современным требованиям авиационной отрасли.
Бесплатно
Температурная зависимость теплоемкости и изменение термодинамических функций свинца марки С2
Статья научная
Цель данного исследования - изучение теплоемкости свинца марки С2 и расчет температурной зависимости его термодинамических функций. Исследования температурной зависимости теплоемкости свинца проводилось в режиме «охлаждения» с применением компьютерной техники и программы Sigma Plot. Изучена температурная зависимость теплоемкости и термодинамических функций (энтальпия, энтропия, и энергии Гиббса) свинца марки С2. Установлено, что с ростом температуры теплоемкость, энтальпия и энтропия свинца растут, а значения энергии Гиббса уменьшается.
Бесплатно
Тенденции новационного развития обрабатывающих отраслей промышленности
Статья научная
Появление инновационных технологий в промышленности произвело революцию, которая поспособствовала изменению производственной и логистический инфраструктуры, структуры вспомогательных и обслуживающих подсистем. При этом инновационное и технологическое развитие происходит в рамках современных трендов и концепций, таких как «Индустрия 4.0» и цифровизация. Важным здесь является создание умных производств, которые формируют свою инновационную инфраструктуру, программу исследований и развитие технологий. Умные производства интегрируют в единую информационную систему всю цепь поставок, управление которой будет осуществляться при помощи интеллектуальных информационных технологий. Поэтому необходима оценка уровня инновационного развития отраслей промышленности в рамках концепции «Индустрия 4.0», которая включает показатели инновационной активности предприятий, разработки и внедрения производственных технологий, инвестиций в модернизацию и закупку нового оборудования. Целью статьи является выявление тенденций и прогнозирование инновационного и технологического развития предприятий обрабатывающих отраслей промышленности. Достижение данный цели предполагает решение следующих задач: изучение современного отечественного и зарубежного опыта инновационного развития промышленных предприятий; проведение диагностики показателей инновационного и технологического развития по отраслям; проведение группировки отраслей по уровню развития с применением методов кластерного анализа; прогнозирование тенденций развития обрабатывающих отраслей на будущий период. В статье использованы методы описательной статистики, применены методы кластерного анализа и методы прогнозирования. Создание инфраструктуры для инновационных, умных заводов и производств еще только предстоит. Потенциал и возможности для их создания в настоящий момент разный для каждого вида производственной деятельности. Оценка уровня инновационного развития для различных видов обрабатывающей промышленности может стать эффективным инструментом для принятия управленческих решений на государственном уровне.
Бесплатно
Теоретико-множественное представление организационной структуры авиационного технического центра
Статья научная
В силу сложности создаваемой организационной структуры конкретных систем и обслуживающего производства в целом физическая реализация, а затем ее отработка с целью оценки полученной структуры, является затратной. Поэтому, учитывая этот фактор, для решения задач построения организационной структуры и производственных процессов необходимо использовать математическое моделирование, т.е. создание модели, которая может быть использована для исследования различных вариантов построения и ее оптимизации. Однако сегодня проблема заключается в отсутствии универсальной модели, лежащей в основе множества специфических задач технического обслуживания. На решение данной проблемы нацелена данная работа.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты теоретического и экспериментального исследования производительности механического дискового зубчатого бункерного загрузочно-ориентирующего устройства с кольцевым ориентатором для асимметричных деталей тел вращения. Для теоретического описания производительности представлена математическая модель вероятности захвата асимметричных деталей с торцом в форме усеченного конуса, с помощью которой становится возможным определение фактической производительности загрузочно-ориентирующего устройства и оценка влияния на нее геометрических параметров деталей, конструктивных и кинематических параметров бункерного загрузочно-ориентирующего устройства. С помощью разработанной математической модели были определены параметры бункерного загрузочно-ориентирующего устройства, при которых его производительность будет максимальной. Для подтверждения адекватности и корректности разработанной математической модели вероятности захвата для описания производительности представлены результаты экспериментальных исследований на макете загрузочного устройства для двух типоразмеров асимметричных деталей с торцом в форме усеченного конуса. Сравнительный анализ теоретических значений фактической производительности загрузочно-ориентирующего устройства с экспериментальными показал их высокую сходимость, что подтверждает целесообразность использования предлагаемой концепции при оценке производительности механических дисковых бункерных загрузочно-ориентирующих устройств для асимметричных деталей тел вращения.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются и приводятся конструкции традиционных и усовершенствованных механических дисковых бункерных загрузочных устройств с захватом стержневых асимметричных по торцам заготовок тангенциально расположенными карманами при реализации в каждом из них различного способа ориентирования. Представлены разработанные математические модели производительности усовершенствованных карманчиковых бункерных загрузочных устройств с тангенциальными органами захвата для цилиндрических ступенчатых заготовок при их пассивном ориентировании и заготовок с торцом в форме усеченного конуса при активном ориентировании. Показаны разработанные математические модели в виде графических зависимостей вероятности захвата и производительности усовершенствованных карманчиковых бункерных загрузочных устройств с тангенциальными органами захвата от окружной скорости органов захвата при различных соотношениях геометрических параметров загружаемых заготовок и значениях коэффициента трения, которые позволяют оценить степень влияния указанных параметров на эффективность функционирования бункерных загрузочных устройств с захватом заготовок в тангенциальном направлении.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются способы захвата различных видов асимметричных по торцам заготовок тел вращения в механических дисковых бункерных загрузочных устройствах. Представлены схемы захвата заготовок в положении стоя в различных видах зубчатых бункерных загрузочных устройствах с пассивным ориентированием заготовок: традиционном для заготовок в форме колпачка с тяжелым дном, усовершенствованных с коническим и сферическим кольцевыми ориентаторами для заготовок с асимметричным торцом в форме конуса и полусферы, а также регулируемым ориентатором, обеспечивающим универсальность конструкции для различных видов заготовок в форме колпачка. Получены математические модели рассмотренных видов зубчатых бункерных загрузочных устройств при реализации в них активного ориентирования заготовок и представлены результаты сравнения вероятности захвата и производительности устройств при различных способах ориентирования для двух видов заготовок, в том числе в виде графиков указанных параметров.
Бесплатно
Теория и практика разработки комплексных программ улучшений в автомобилестроении
Статья научная
В статье представлены результаты исследования по вопросу разработки комплексных программ улучшений (развития) конкурентоспособности и качества процессов, продукции и услуг в автомобильной промышленности.
Бесплатно
Теплофизика процесса алмазного выглаживания
Статья научная
Адаптировано аналитическое решение задачи о разогреве двух твердых инертных материалов, происходящем под воздействием силы трения при учете зависимости силы трения от температуры, для исследования максимальной температуры на операциях алмазного выглажения путем дополнения расчетной зависимости формулой, позволяющей определять номинальную площадь контакта алмазного индентора с заготовкой. Данная формула учитывает как площадь контакта, обусловленную упругими и пластическими деформациями заготовки, так и дополнительную площадь контакта, возникающую в результате появления волны пластического течения металла перед индентором. Приведены экспериментальные зависимости влияния силы выглаживания на глубину вдавливания индентора в заготовку из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ-Ш при деформировании ее поверхностного слоя и величину высоты волны пластического течения данного материала перед индентором. Представлены расчетные зависимости влияния силы и скорости выглаживания на максимальную температуру в зоне контакта индентора с заготовкой. Установлено, что значительное влияние на максимальную температуру в зоне контакта оказывает скорость выглаживания, с ростом которой она возрастает, увеличение же силы выглаживания влияет на рост температуры в значительно меньшей степени.
Бесплатно
Термодинамическая модель ледового воротника в гидротехническом строительстве
Статья научная
Одной из приоритетных задач развития страны является освоение Арктики. Для этого необходимо как разрабатывать новую нормативную документацию по стандартизации, так и проводить совершенствование имеющихся норм и стандартов. Арктический регион является сложным с точки зрения внешних условий. Для Гидротехнических конструкций внешние воздействия в Арктике, в первую очередь, включают воздействия со стороны льда. Ледовые воздействия могут носить самый разный характер и поэтому недостаточно полно отражены в нормативных документах. Образование ледового воротника - это один из типов вмерзания, когда вокруг частично находящегося в воде гидротехнического сооружения, при отрицательных температурах воздуха, образуется утолщение льда, превышающее по своей толщине окружающий ровный лед. Данное утолщение образуется по причине теплового потока через тело сооружения и может быть рассчитано. Аналитический расчет ледового воротника сложно выполним, поэтому предполагается использовать термодинамическую модель для численного моделирования.
Бесплатно
Термопластическое упрочнение (ТПУ) крупногабаритных деталей
Статья научная
В настоящей статье описана область применения метода термопластического упрочнения (ТПУ), как альтернативного методам поверхностного пластического деформирования (ППД). Приведены недостатки уже существующих и внедренных в производство установок для термопластического упрочнения с использованием нагрева природным газом, который используется для бытовых и производственных нужд. Поставлена задача разработки принципиально новой установки с элементами автоматизации и более стабильного процесса упрочнения за счет использования электронагрева. Разработанная установка с ТПУ с электронагревом предназначена для локального упрочнения крупногабаритных деталей типа дисков турбин газотурбинных двигателей (ГТД), а также других деталей, например венцов крупногабаритных зубчатых колес. Подробно описаны составные части установки и весь технологический цикл упрочнения. Приведены преимущества установки для термопластического упрочнения по сравнению с существующими методами и реализованными установками на производстве
Бесплатно
Термопластическое упрочнение деталей с жаропрочными покрытиями
Статья научная
В статье приведена схема формирования остаточных напряжений при термопластическом упрочнении (ТПУ) деталей с покрытиями. Постановка задачи формулируется следующим образом: изучение влияния покрытий на жаропрочность, ползучесть, сопротивление усталости жаропрочных сплавов, что приводит к улучшению эксплуатационных и прочностных характеристик деталей ГТД. Определение остаточных напряжений в поверхностном слое термически упрочненных деталей решалось подбором различных схем упрочнения при различных температурных полях и сравнивалось с температурой в однородных материалах, что позволило определиться с жаропрочными покрытиями. При расчете остаточных напряжений в упруго пластической зоне применялся численный метод. Опытами были охвачены лопатки, изготовленные по серийной технологии и подвергнутые термопластическому упрочнению. Разработана целая гамма показателей для подбора покрытия ответственных деталей двигателя. Приведены экспериментальные результаты исследований остаточных напряжений при ТПУ. Анализ результатов исследования показал, что лопатки , упрочненные ТПУ имеют более высокие эксплуатационные показатели, чем упрочненные по серийной технологии.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен технико-экономический анализ блока зарядки криогенного аккумулятора энергии, работающего по циклу Капицы. Исследование включает термодинамическое моделирование установки, оценку ее энергетической эффективности и экономической целесообразности. Рассматривается цикл Капицы, традиционно относимый к системам низкого давления, и демонстрируют, что оптимальные параметры работы достигаются при давлениях порядка 12 бар. Это подтверждается расчетами, показывающими улучшенные характеристики энергоэффективности и экономические преимущества при повышенных давлениях. Основные результаты работы включают определение удельных затрат энергии, которые составили 0,68 кВт·ч/кг, и оценку капитальных вложений в оборудование. Оптимальная конфигурация установки с параметрами M = 0,85 (доля воздуха, направляемого в турбодетандер) и давлением 12 бар обеспечивает баланс между энергопотреблением (5,788 кВт) и стоимостью оборудования (22,559тыс. $). В работе выполнен расчет тепловых балансов, работы компрессора и детандера, а также оценки стоимости компонентов установки. Результаты представлены в виде графиков зависимости потребляемой мощности и стоимости от давления, а также фронта Парето для выявления оптимальных конфигураций. Исследование основано на современных научных публикациях и методах анализа, что обеспечивает его научную значимость и практическую применимость. Результаты могут быть полезны для разработчиков криогенных систем и специалистов в области энергетики.
Бесплатно
Технологии изготовления биметаллических труб
Статья научная
Целью исследования является разработка экономически выгодного технологического процесса изготовления осесимметричных деталей типа биметаллической трубы с внутренним контуром охлаждения. Предлагается рассмотреть технологический процесс холодной объемной штамповки, включающий наиболее рациональные с точки зрения ресурсосбережения операции - редуцирование заготовки из низкоуглеродистой конструкционной стали и дорнование заготовки, обладающей высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии, из низкоуглеродистой нержавеющей стали. Готовое изделие, полученное по экспериментальной технологии, представляет собой биметаллическую трубу с внутренним контуром охлаждения. Разработанная компьютерная модель технологического процесса позволила получить конкурентное изделие, которое обладает широкой областью применения. В ходе работы проведено экспериментальное исследование, подтверждающее результаты компьютерного анализа. Отсутствие резиновых уплотнений при производстве теплообменника позволяет использовать его для агрессивных сред в химической, нефтяной и газовой промышленности с температурой от -40 до +300 °С. Технология позволит увеличить рабочее давление теплоносителей до значения не менее 2 МПа. Благодаря небольшому поперечному сечению контура охлаждения возможно достичь высоких скоростей теплоносителей, а многозаходность контура позволяет провести больший объем охлаждающей жидкости. При этом эффективность теплообменника повышается на 5 % по сравнению с секционным теплообменником в классическом его исполнении. Качественные характеристики: низкая металлоемкость, прочность, надежность, безопасность, удобство монтажа, ремонтопригодность. Одним из основных преимуществ технологии является высокое качество поверхности изделия (Ra 1,6), гарантирующее турбулентное течение теплоносителя. Коэффициент полезного действия теплообменника по самым строгим оценкам и для самых неблагоприятных режимов составляет 86,6 %.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты разработки, исследования и апробации эффективности технологии упрочнения деталей машин и приборов способом диффузионного молекулярного армирования дефектов поверхностей трения. Технология реализована в производственных условиях ПАО «Кузнецов» и обеспечивает существенное увеличение ресурса работоспособности за счёт замедления развития усталостных повреждений зубьев конических шестерён и подшипников качения привода стартера двигателя НК-14СТ.
Бесплатно
Технологии организационного управления производственными системами
Статья научная
Рассмотрены четыре основные технологии организационного управления производственных систем. Обозначены пять взаимосвязанных технологий развития. Сформированы основные принципы организационного управления. Рассмотрены существующие противоречия и способы их разрешения при создании технологий организационного управления производственными системами
Бесплатно
Технологии цифровизации систем менеджмента качества бизнес-процессов предприятия
Статья научная
В статье представлено теоретическое обоснование необходимости цифровизации систем менеджмента качества бизнес-процессов предприятия, дана характеристика современных технологий цифровизации систем менеджмента качества, позволяющих более качественно выстроить все бизнес-процессы в соответствии со спецификой конкретного предприятия. В целом, формирование и внедрение на предприятии систем менеджмента качества направлено на улучшение его организационной, производственной и, как следствие, всей финансово-хозяйственной деятельности. При этом новые реалии глобализации экономики и цифровизации всех систем управления и производства требуют выбора наиболее подходящих и эффективных цифровых технологий, применение которых будет способствовать повышению результативности и эффективности работы, как отдельных структурных подразделений, так и всего предприятия. В качестве наиболее эффективного подхода совершенствования системы менеджмента качества бизнес-процессов предприятия выделен комплексный подход к цифровизации. Данный подход предполагает интеграцию технологий цифровизации, посредством которой будут обеспечены регулярное, систематическое взаимодействие всех структурных подразделений предприятия, ответственных за реализацию каждого этапа бизнес-процессов, прозрачность всех бизнес-процессов системы менеджмента качества предприятия, их синхронизация, повысится возможность сбора актуальных данных о конкретном изделии, выделения его ключевых характеристик, будет обеспечена доступность параллельного управления проектами, возможность визуализации всех стадий жизненного цикла изделия, своевременного обнаружения ошибок и дефектов и быстрого реагирования путем внесения изменений, корректировки бизнес-процессов направленных на их совершенствование. Интеграция технологий цифровизации укрепит связь между структурными подразделениями предприятия, ответственными за реализацию бизнес-процессов, что, в свою очередь, повысит уровень организации системы менеджмента качества бизнес-процессов предприятия.
Бесплатно
