Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1534
Исследование параметров конических резьб, влияющих на качество соединения труб нефтяного сортамента
Статья научная
Введение. С ростом объемов добычи и транспортировки газа и нефти повышается актуальность проблемы герметичности соединения труб нефтегазового сортамента. Наиболее распространены муфтовые и безмуфтовые резьбовые соединения. Используются резьбы типа «Батресс», конические трапецеидальные и треугольные резьбы. От их качества напрямую зависит герметичность соединения. На процесс производства труб и муфт влияют многие факторы. В качестве примеров можно привести технологическую наследственность, жесткость технологического оборудования, его наладку и подналадку. Требуемое качество соединения обеспечивается качеством элементов. Сборка должна учитывать возможность полной взаимозаменяемости. Второй рекомендуемый вариант - групповая сборка. Во всех случаях обязательны контрольные операции. В работе приводятся результаты исследований распределения в партии параметров качества резьб труб и муфт.Материалы и методы. Исследовались фрагменты (патрубки) обсадных труб с трапецеидальной резьбой и повышенной герметичностью (ОТТГ) и с трапецеидальной резьбой профиля «Батресс». Их произвольно выбрали из различных партий. При измерении образцы закреплялись в патрон токарного станка 1И611П. Средством измерения был индикатор часового типа 0 класса точности со стойкой. Для оценки полученных данных использовали общепринятые статистические методы.Результаты исследования. Эксперименты позволили выявить, как на герметичность соединения методом полной взаимозаменяемости влияет радиальное биение поверхностей вершин профиля резьбы, фасок патрубка и уплотнительного пояска.Обсуждение и заключения. Обнаружены существенные отклонения значений параметров резьбы от допустимых, что может стать причиной разгерметизации соединения. Получение качественного и надежного соединения возможно при сборке по методу неполной или групповой взаимозаменяемости.
Бесплатно
Исследование параметров магнитного поля в рабочей камере индуктора
Статья научная
Рассмотрен индуктор, позволяющий использовать магнитное поле в технологических процессах сельского хозяйства. Исследованы интенсивность, направленность и однородность магнитного поля в рабочей камере индуктора. Использовались методы инструментального, прямого и косвенного измерения, статистической обработки данных, методы аналого-цифрового преобразования данных. Представлена методика измерения векторной характеристики электромагнитного поля - магнитной индукции, оценивающей качество протекания технологического процесса в рабочей камере индуктора. Разработана кибернетическая модель экспериментального исследования, по оценке качества функционирования индуктора. Определены распределения радиальной и осевой составляющих магнитной индукции в рабочей камере, выявлен участок с наиболее однородной величиной и направлением вектора магнитной индукции, образующий рабочую зону индуктора. Выявлена наиболее значимая составляющая вектора магнитной индукции для данного технологического процесса и типа индуктора. Полученные результаты важны при проектировании новых конструкций индукторов.
Бесплатно
Исследование перспективной ветроэнергетической установки с типом компоновки «ротор в раструбе»
Статья научная
Введение. Существует проблема повышения эффективности существующих ветроэнергетических установок (ВЭУ). Для её решения необходимо провести исследования ВЭУ неклассических типов. Из этого ряда наиболее перспективными являются ВЭУ, которые используют специальные направляющие статические элементы для создания вихревых структур. Последнее способствует созданию повышенной аэродинамической эффективности роторов этих ВЭУ. Материалы и методы. Для проведения аэродинамических расчетов ВЭУ были использованы программные комплексы Ansys Workbench и Ansys Fluent. Результаты исследования. На основании анализа соответствующих публикаций обоснована перспективность исследований ВЭУ вихревого типа, в которых для увеличения их энергетической эффективности используются дополнительные статорные структуры. С помощью вычислительных методов динамики сплошных сред проведен анализ аэродинамики ВЭУ вихревого типа с компоновкой «ротор в раструбе». С помощью метода аэродинамической оптимизации получена усовершенствованная конструкция указанной ВЭУ. Обсуждение и заключения. На основании полученных в статье результатов видно, что конструирование ВЭУ вихревого типа на основе принципа полезной интерференции статора и ротора является перспективным. В работе проведен анализ конкретной формы ВЭУ с вертикальной осью вращения, осесимметричными статором и раструбом специальных форм. Рассмотрена методика аэродинамической оптимизации конструкции ВЭУ указанного типа. На основе этой методики получены усовершенствованные форма раструба и его компоновка с ротором, которые позволили достичь среднего расчетного значения полезного аэродинамического момента, более чем в два раза превышающего соответствующее значение для первоначальной геометрии ВЭУ.
Бесплатно
Исследование поверхности трибоконтакта после трения в водном растворе капроновой кислоты
Статья научная
Введение. Работа посвящена исследованию эволюции коэффициента трения пары сплав медь-сталь при трении в водном растворе капроновой кислоты различной концентрации, а также изучению противоизносных свойств пары трения сталь-сталь при трении в маслянокислотной среде. Целью данного исследования являлось изучение влияния добавок капроновой кислоты на трибологические характеристики пар трения при фрикционном взаимодействии в составах на водной основе и на основе вазелинового масла.Материалы и методы. Проведены трибологические исследования пары трения латунь-сталь на машине трения торцевого тира АЕ-5. Исследование противоизносных характеристик проводилось на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) в соответствие со стандартом ГОСТ 9490- 75. При испытаниях на ЧШМ объективными параметрами смазывающих свойств смазочных композиций являлись: нагрузка сваривания (Рс); диаметр пятна износа (Dн), критическая нагрузка (Рк). Параметры шероховатости сервовитной пленки определялись с помощью оптической профилометрии; ее микрогеометрия и структура на наноуровне - с помощью атомно-силовой микроскопии.Результаты исследования...
Бесплатно
Исследование ползучести антифрикционных полимерных покрытий
Статья научная
Приведены результаты экспериментальных исследований особенностей ползучести полимерных покрытий непосредственно в подшипниках скольжения при повышенной температуре.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется возможность повышения точности параметров (шаг резьбы, угол профиля, наружный и внутренний диаметры резьбы) различных видов резьбы на обсадных бесшовных трубах. Как способ достижения поставленной цели рассматривается уменьшение амплитуд колебаний, возникающих в системе «станок - приспособление - инструмент - деталь» (СПИД). Для решения данной задачи предложена модель, описывающая колебания трубной заготовки в процессе её обработки и позволяющая определить влияние на обрабатываемый конец колебаний заготовки, возникающих в свободной её части. В результате проведённого исследования получена математическая модель, основанная на методе начальных параметров. В результате проведённых расчётов определена наилучшая (из рассмотренных в статье) схема расположения опор, при которой возникающие в системе автоколебания минимальны. Полученные в работе результаты могут быть применены на любом предприятии, занимающемся нарезанием резьбы на обсадных трубах. По результатам проведённого исследования было установлено следующее: - оптимальное количество опор для рассматриваемого оборудования - пять; - увеличение числа опор далеко не всегда приводит к уменьшению амплитуд колебаний; - изменение взаимного расположения опор является эффективным средством уменьшения амплитуды колебаний, что способствует повышению точности параметров резьбы.
Бесплатно
Исследование потоков жидкости в дроссельных каналах при возникновении кавитации
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований некоторых гидродиамических параметров истечения жидкости через дроссельные каналы цилиндрической и плоской форм. Проанализирован характер распределения давления в различных точках рассматриваемых каналов.
Бесплатно
Статья научная
Введение. История решения проблемы сварки конструкций из нержавеющих и жаропрочных металлов и сплавов насчитывает несколько десятилетий. Особое внимание исследователей привлекла работа с деформированными алюминиевыми сплавами толщиной 2-6 мм. Как правило, такие тонкостенные конструкции свариваются в среде защитного газа аргона при относительно малых величинах тока, поэтому перенос металла - крупнокапельный (сварной шов формируется в виде отдельных крупных капель с узким проплавлением свариваемых элементов). При этом шов получается очень выпуклым, что не отвечает эксплуатационным требованиям конструкций.Таким образом, важно было решить следующие задачи: получить управляемый мелкокапельный перенос электродного металла на токах, соответствующих крупнокапельному переносу; определить условие управляемого переноса; разработать систему питания сварочной дуги.Материалы и методы. Поведение и параметры дуги фиксировались скоростной кино- и видеосъемкой с синхронным осциллографированием электрических параметров процесса - тока и напряжения...
Бесплатно
Исследование процесса импрегнирования методом акустической эмиссии
Статья научная
Рассмотрена возможность использования метода акустической эмиссии для изучения процесса импрегнирования различных материалов жидкостью. Показано, что в процессе удаления газов из жидкости при пропитке твердых материалов идентифицируются несколько различных акустико-эмиссионных картин, что свидетельствует о сложности и многостадийности процесса импрегнирования. Полученные данные позволяют спрогнозировать сферу применения метода акустической эмиссии как неразрушающего способа контроля глубины и полноты пропитки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Ключевыми этапами технологии переработки шламов являются разрушение конгломератов на металлические и неметаллические компоненты, а также измельчение частиц компонентов для получения вторичного сырья требуемого гранулометрического состава. Применение вращающегося электромагнитного поля для переработки шлифовальных шламов позволяет исключить применение различных средств разрушения и измельчения, избегая контактного взаимодействия агломератов со стенками рабочей камеры. Таким образом снижается материалоёмкость технических средств и повышается эффективность процесса разрушения. Целью исследований являлось установление особенностей и основных закономерностей переработки шламовых отходов в устройствах с вращающимся электромагнитным полем. Материалы и методы. Для исследований использовался шлифовальный шлам, представляющий собой совокупность конгломератов произвольной формы, состоящих на 80-85 % из металлической стружки. Применен индукционный метод, основанный на установлении связи ЭДС, наводимой в индукционном датчике с магнитной индукцией вращающегося электромагнитного поля. Оценка влияния индукции на характер взаимодействия между частицами шлама во вращающемся электромагнитном поле проводилась по изменению относительного сигнала ЭДС, наведенного в индуктивном датчике. Результаты исследования. В результате проведенных с применением индукционного метода экспериментальных исследований установлено: динамические характеристики конгломератов шламовых отходов зависят от индукции вращающегося поля до определенной величины; с увеличением размера конгломератов шлама, при одинаковом размере входящих в него ферромагнитных частиц, величина индукции магнитного поля, необходимая для их разрушения, снижается; с уменьшением размеров частиц конгломератов индукция поля, необходимая для разрушения связей конгломерата, увеличивается; увеличение числа частиц в конгломерате снижает значение индукции; степень разрушения конгломерата и измельчения его ферромагнитных частиц зависит от продолжительности воздействия индукции вращающегося электромагнитного поля. Обсуждение и заключения. Предложенный индукционный метод позволяет исследовать влияние параметров электромагнитного поля на изменение состояния магнитовибрирующего слоя, а также оценить кинематические характеристики частиц ферромагнитной среды в магнитовибрирующем слое.
Бесплатно
Исследование процесса съёма металла при абразивной галтовке
Статья научная
Изучена роль обработки деталей свободными абразивами в современном машиностроении и продемонстрированы технологические возможности абразивной галтовки. Сформулирована задача получения теоретических зависимостей, описывающих связь производительности и качества галтовки с технологическими параметрами обработки и характеристиками рабочих сред. Рассмотрено единичное взаимодействие абразивной частицы с обрабатываемой поверхностью при галтовке. Получены зависимости для определения максимальной глубины внедрения гранулы и съёма металла за один удар абразивной гранулы. Произведено теоретическое и экспериментальное исследование процесса съёма металла, при этом учтено влияние режимов обработки, характеристик абразивной частицы и обрабатываемого материала. Получена зависимость для определения съёма металла при галтовке, прошедшая экспериментальную проверку. Сделан вывод о том, что полученные теоретические зависимости могут быть использованы при проектировании технологических процессов обработки деталей абразивной галтовкой.
Бесплатно
Статья научная
Исследована эффективность очистки гальванических стоков от ионов шестивалентного хрома посредством комбинированной схемы, включающей реагентное осаждение хрома в форме Cr(OH)3 и флотационное выделение осадка. Результаты модельного эксперимента и его апробация на производственных сточных водах показали, что регулирование основных условий процесса (рН, реагент-собиратель, способ флотационной обработки) позволяет достичь степени очистки воды от хрома 98-99%.
Бесплатно
Исследование распространения трещины в поверхностном белом слое рельсовой стали
Статья научная
Введение. Статья посвящена оценке растрескивания белых слоев, формирующихся на поверхности рельса в процессе эксплуатации. Трещины в белом слое рельсовой стали обнаруживаются уже после 1 тыс. циклов испытаний. Это объясняется растягивающими и сдвиговыми напряжениями на поверхности пятна контакта колеса и рельса. В работе представлены результаты исследований морфологических характеристик белого слоя на поверхности рельса.Материалы и методы. Объект исследования (поверхность рельса после эксплуатации) рассматривался под микроскопом. Затем была разработана двумерная модель конечных элементов плоской деформации, чтобы моделировать динамические характеристики растрескивания белого слоя. Предложены математические модели, описывающие распространение трещины. Для этого применили критерий механики упругого пластического разрушения, метод J-интеграла. В программе SYSWELD выполнено численное моделирование образования белого слоя и распределения остаточных напряжений.Результаты исследования...
Бесплатно
Исследование режимных факторов в автобалансирующем устройстве стиральной машины в резонансной зоне
Статья научная
Целью данной работы является решение вопросов, связанных с повышением надежности, экономичности и безопасности современных стиральных машин на основе снижения динамических нагрузок в период центробежного отжима. Рассмотрены основы формирования режимных факторов в период прохождения резонансной зоны при центробежном отжиме в жидкостном автобалансирующем устройстве (АБУ) с вытесняемой жидкостью, на конструкцию которого был получен ряд патентов. Проведен сравнительный анализ реализации функции автобалансирующего устройства для условий формирования адекватного силового отклика на входное силовое воздействие для двух установленных ранее наиболее рациональных условий: для силы, возникающей при резонансе, и при достижении максимальной неуравновешенной силы. Получены зависимости величины перемещения внутренней емкости АБУ от конструктивных параметров автобалансирующего устройства и системы подвески моечного узла, а также режимных параметров процесса отжима. Результаты исследования представлены в виде графиков. Анализ итогов работы позволил сделать выводы о перспективности использования полученных данных для обеспечения наибольшей эффективности процесса уравновешивания массы неравномерно распределенных текстильных изделий в барабане при отжиме.
Бесплатно
Исследование рекуперативной гидромеханической системы стенда испытаний объёмных гидромашин
Статья научная
Приводятся основные теоретические и экспериментальные результаты исследований рекуперативной гидромеханической системы стенда испытаний объёмных гидромашин. Показаны основы её математического моделирования. Рассмотрены характерные особенности выхода системы на рекуперативный режим, а также факторы, влияющие на его устойчивость.
Бесплатно
Исследование роли извести при шлакообразовании и внепечной обработке стали инертными газами
Статья научная
Показано, что создание таких технологий обусловлено необходимостью получения стали стандартно высокого качества по составу и температуре. Внепечная обработка стали обеспечивает эти условия и, следовательно, эффективную работу установок непрерывной разливки стали. Представлены апробированные в промышленных условиях экспериментальные данные о влиянии расхода извести на процессы шлакообразования в дуговых электросталеплавильных печах и на последующую внепечную обработку в агрегатах ковш-печь. Предложена технологическая схема комплексной обработки «Дуговая сталеплавильная печь → Внепечная обработка → Установка непрерывной разливки стали». Она исключает повышение окисленности шлака при донной продувке, угар алюминия в ковше и увеличение концентрации кислорода в жидкой стали. Предложенные технологические решения по оптимизации расхода извести, наводке шлака и регламентации режима продувки стали в ковше позволили повысить основные технико-экономические показатели производства стали в условиях Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК).
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является система «колесо - рельс». Предмет - компьютерное моделирование изнашивания элементов системы. Цель настоящей работы - изучение зависимости износа колес и рельсов от параметров кинетической характеристики трения. Задачи работы: проанализировать предлагавшиеся ранее математические функции, описывающие кинетическую характеристику трения, на наличие экстремумов, поведение (рост, убывание, монотонность, унимодальность и т. п.) в различных диапазонах изменения параметров; осуществить компьютерное моделирование движения колесной пары по рельсовому пути с вычислением количественных оценок износа колес и рельсов при разных параметрах кинетической характеристики трения; установить качественные закономерности влияния задаваемых при компьютерном моделировании параметров кинетической характеристики на износ. При моделировании использовался программный комплекс «Универсальный механизм». В результате получены значения различных характеристик, связанных с износом (мощность, суммарная и удельная работа силы трения), при разных сочетаниях параметров кинетической характеристики трения. Результаты работы позволяют сделать следующие выводы: при компьютерном моделировании движения железнодорожных экипажей необходимо учитывать параметры кинетической характеристики трения, так как в диапазонах значений, соответствующих реальным условиям, они могут существенно влиять на износ; при некоторых сочетаниях значений вышеупомянутых параметров наблюдаются ситуации, когда увеличение коэффициента трения сопровождается снижением износа. Предлагается продолжить исследование в двух основных направлениях: установление закономерностей влияния на кинетическую характеристику трения и износ многообразных реальных факторов и изучение по той же методике влияния на износ параметров динамической (при переменной скорости) характеристики трения.
Бесплатно
Исследование свободных движений пилы
Статья научная
Исследованы собственные движения пилы путём построения и анализа математической модели инструмента на основе уравнений теории упругости. Предложенная авторами математическая модель может быть использована при построении систем диагностики протекания технологического процесса.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Исследован процесс свободных колебаний чувствительного элемента микромеханического гироскопа R-R-типа рамочной конструкции разработки Научно-исследовательского института прикладной механики им. академика В. И. Кузнецова с учетом неортогональности осей торсионов. Изучено влияние инструментальной погрешности изготовления на точность гироскопа на подвижном основании в случае свободных колебаний. Целью работы являлось повышение точности прибора посредством разработки математической модели микромеханического гироскопа R-R-типа с учетом неортогональности осей торсионов и исследования влияния указанной погрешности на точность прибора. Актуальность задачи повышения точности микромеханических гироскопов связана с повышением точности инерциальных навигационных систем, основанных на микромеханических датчиках.Материалы и методы. Предложены новая математическая модель, описывающая динамику гироскопа с учетом инструментальной погрешности изготовления прибора, и формула для оценки погрешности гироскопа. Приведены зависимости переменных состояния, полученные по результатам моделирования и на основе эксперимента. В исследовании использованы методы теоретической механики и асимптотические методы, в том числе формализм Лагранжа и методика осреднения Крылова-Боголюбова.Результаты исследования. Разработана новая математическая модель динамики гироскопа с учетом неортогональности осей торсионов. Получены решение уравнений малых колебаний чувствительного элемента гироскопа и оценка угла прецессии для случая подвижного основания. Проведен сравнительный анализ разработанной модели с экспериментальными данными, полученными в случае свободных колебаний чувствительного элемента гироскопа при неподвижном основании. По результатам анализа подтверждена адекватность построенной математической модели. Сформированы аналитические выражения, демонстрирующие тот факт, что неортогональность осей торсионов приводит к перекрестному влиянию амплитуд первичных колебаний на амплитуды вторичных колебаний чувствительного элемента и появлению дополнительной погрешности в показаниях угловой скорости при работе гироскопа в свободном режиме.Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы для повышения точности прибора с помощью алгоритма аналитической компенсации погрешности гироскопа и методики идентификации параметров математической модели.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Движение носителя и внешние факторы (влияние атмосферы, температуры и давления) существенно ухудшают качество изображения смотрящих оптико-электронных систем (ОЭС) и точность позиционирования излучающих ОЭС. Рассматриваются проблемы повышения качества изображения и вероятность удержания изображения объекта наблюдения (ОН) на оптической оси следящей ОЭС.Материалы и методы. Создание системы автоматического управления оптико-электронного прибора (САУ ОЭП) предполагает решение многокритериальной задачи оптимизации с учетом ряда противоречивых техникоэкономических (ТЭ) требований. Определение допустимых динамических погрешностей (ДДП) стабилизации изображения является ключевым вопросом в разработке бортовых оптико-электронных приборов (БОЭП). Уравнения Лагранжа II рода и смешанный метод Жильбера позволили получить математическую модель ОУ ОЭП. Затем выполнили декомпозицию двухсвязной САУ с нелинейными перекрестными связями в ОУ. Представлена функциональная схема модели формирования изображения БОЭП. Перечислены параметры матричного фотоприемника и требования, предъявляемые к динамической погрешности САУ ОЭП с учетом допустимой ФПМ ОЭП. Визуализированы функции передачи модуляции, линейного, гармонического и вибрационного сдвига изображения, соответствующие допустимым и достигнутым ДДП. В среде Mathcad созданы логарифмические частотные характеристики. Двухсвязная система управления ОЭП при заданных параметрах ОУ для рассматриваемого движения представлена как два независимых канала управления по азимуту и углу места.Результаты исследования. Приведены процессы управления БОЭП в режимах стабилизации и слежения. Для исследования динамики пространственного управления БОЭП в соответствии с методикой САУ разработана компьютерная имитационная модель (КИМ) ЦСАУ ОЭП. Она реализована в среде Matlab и состоит из КИМ ОУ, приводов, пропорционально-интегрально-дифференцирующих (ПИД) регуляторов с учетом нелинейностей, центрального вычислительного устройства (ЦВУ), программного устройства наведения, КИМносителя, реализующего уравнения движения. Описаны гармонические колебания носителя. Определены погрешности слежения и стабилизации в режиме слежения при дополнительно введенном управляющем воздействии в виде постоянной скорости. Исследована динамика пространственного управления БОЭП. Визуализированы компьютерная имитационная модель цифровой системы автоматического управления оптико-электронным прибором, результаты моделирования ЦСАУ ОЭП без учета движения борта и процессы управления ОЭП с учетом движения.Обсуждение и заключения. Для исследованных случаев рассчитана точность стабилизации. Установлено, что она в десятки раз превосходит заявленные ранее показатели, и это в десятки раз снижает требования к сходимости лазерного пучка и мощности излучения лазера при разработке оптического тракта рассматриваемого изделия. Предложенную КИМ можно использовать при разработке БОЭП. В этом случае применение представленной методики и КИМ поможет снизить трудозатраты и минимизировать ошибки.
Бесплатно
