Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1580
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
Статья научная
Введение. При изучении композиционных материалов строительного назначения актуальными являются исследования механизмов формирования структуры и свойств современных бетонов в процессе набора прочности. В исследованиях современных композиционных материалов на цементном вяжущем отсутствуют сведения о развитии дефектов структуры и разрушении материала на начальных сроках набора прочности. Такие сведения можно получить с помощью рентгеновской компьютерной томографии - перспективного метода неразрушающего контроля состояния материала. Поэтому целью данной работы явилось изучение образования и распространения трещин в образцах мелкозернистого бетона с различным фракционным составом песка вследствие естественных процессов усадки цементного камня, а также механики разрушения образцов модифицированного мелкозернистого бетона при приложении сжимающей нагрузки на ранних сроках набора прочности.Материалы и методы. В исследовании использовались мелкозернистые бетонные смеси трех композиций с различным гранулометрическим составом песка. Образцы для томографии были изготовлены путем помещения свежих смесей в полимерные цилиндрические контейнеры. Томография образцов сразу после изготовления, а также через 8 и 51 сутки проводилась в микрофокусной рентгеновской установке YXLON Cheetah. Состав с двухфракционным песком был модифицирован механической активацией компонентов, изготовлены образцы-кубики 20×20×20 мм. Далее на установке Instron проведены испытания на сжатие через 3 и 7,5 часов и затем - томография разрушенных образцов.Результаты исследования. Установлено, что разрушение контактных зон зависит от отношения размеров фракций. В присутствии большого количества крупных частиц песка в теле бетона разрушение контактных зон более выражено и имеет магистральный характер. При использовании мелкого или полифракционного песка контактные зоны разрушаются локально и имеют визуально меньшую площадь. На изображениях разрушенного модифицированного образца, испытанного через три часа после изготовления, прослеживаются четкие трещины и выколы на гранях, что говорит об упруго-пластическом характере разрушения. Через 7,5 часов грани образца при разрушении покрываются сеткой мелких трещин, внутри образца также образуется множество трещин и микротрещин, что свидетельствует о хрупком разрушении. По полученным изображениям деформированной структуры модифицированного бетона наглядно прослеживается механизм перехода от упруго-пластического разрушения материала к хрупкому.Обсуждение и заключение. Изученные зависимости влияния размеров мелкого заполнителя на механизмы образования и распространения дефектов структуры вносят вклад в теорию процессов разрушения мелкозернистых бетонов. Полученные результаты доказывают перспективность применения рентгеновской компьютерной томографии как метода неразрушающего контроля внутренней структуры мелкозернистого бетона, в том числе на ранних сроках набора прочности.
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
Исследование спектров шума в кабинах козловых кранов
Статья
Рассмотрены методики виброакустических расчетов для кабин козловых кранов, позволяющих как при проектировании, так и при ремонте и модернизации обеспечить выполнение санитарных норм шума путем рационального выбора диссипативных, звукоизолирующих и звукопоглощающих свойств элементов кабин. Вибрация элементов ограждения кабины и, в первую очередь, элементов остекления возникает при передаче вибраций от несущей конструкций крана. Полученные зависимости позволяют определить спектр вибраций каждого элемента кабины и на этой основе уровни звукового давления. Сравнение реальных уровней звукового давления с предельно-допустимыми значениями определяют на этапе проектирования превышения октавных уровней над санитарными нормами. Эти данные являются основой для принятия инженерных решений по снижению уровней шума до нормативных величин.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Работа посвящена исследованию решения задачи трансформации форм фосфора, азота и кремния. Данная проблема возникает при моделировании динамики фитопланктона в мелководных водоемах, в том числе в Азовском море. Модель динамики фитопланктона сформулирована как краевая задача для системы уравнений диффузии-конвекции-реакции и учитывает поглощение и выделение питательных веществ фитопланктоном, а также переход питательных веществ из одного соединения в другое. Для расчета начальных условий и параметров уравнений, при которых наступает стационарный режим, разработано программное обеспечение, основой которого послужила модель, описывающая изменения концентраций фитопланктона без учета влияния течений. Данная модель представлена системой неоднородных обыкновенных дифференциальных уравнений. На основе разработанного программного обеспечения экспериментальным образом рассчитаны начальные условия и параметры модели динамики фитопланктона в Азовском море.Материалы и методы...
Бесплатно
Статья научная
Проведены экспериментальные и теоретические исследования применения моторных топлив качества EURO стандарта в тепловозном дизеле. Получены явные технико-экологические и экономические эффекты использования топлив EURO4 и ЭКТО в маневровых тепловозах серии ЧМЭ3 по сравнению с дизельным топливом по ГОСТ 305-82. В результате испытаний выявлено улучшение тяговых, пусковых и топливно-экономических характеристик дизеля. Экспериментально подтверждено снижение выбросов сажи, оксидов углерода, азота и парниковых газов.
Бесплатно
