Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Статьи журнала - Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)
Все статьи: 1596
Определение координат боковых сторон зубьев колес с эллиптическим профилем
Статья научная
В статье представлены результаты теоретического определения координат боковых сторон зуба колеса, имеющего в нормальном сечении эллиптический профиль; получены уравнения связи угловых и линейных размеров зубьев в торцевом и нормальном сечениях. Предложенная методика применима для нахождения координат профиля, описанного любой плоской кривой второго порядка.
Бесплатно
Определение коэффициента экологической опасности литейного производства
Статья научная
Состояние рабочей зоны в цехах литейного производства в значительной степени определяется количеством источников выделения вредных веществ производственного оборудования и состоянием средств очистки воздуха. Осуществление организованных выбросов в атмосферу производится низкими трубами, неорганизованных - через венткамеры системы вытяжной вентиляции. Количество выбросов и их токсичность определяют класс предприятия как источника загрязнения атмосферы. В работе на основании анализа существующих методов оценки влияния выбросов на атмосферу разработан аналитический метод определения коэффициента экологического риска.
Бесплатно
Определение линейных характеристик опорных узлов ротора под нагрузкой
Статья научная
Введение. Статья посвящена аналитическим исследованиям динамической системы «ротор - опора с зазором», находящейся под технологической нагрузкой. Цель исследования - получить выражения для определения эквивалентных жесткостных характеристик системы.Материалы и методы. Рассмотрен ротор, вращающийся в упругих опорах с зазорами. Предложена динамическая модель, позволяющая рассматривать задачу определения линейных эквивалентных жесткостных характеристик опорных узлов. Для решения задачи составлена система дифференциальных уравнений и выполнен их детальный анализ.Результаты исследования. Из полученных уравнений динамики рассматриваемой системы можно рассчитать статический угол отклонения цапф ротора, обусловленный действием нагрузки. Предложенные выражения для определения эквивалентных жесткостных характеристик свидетельствуют о том, что можно исследовать динамику ротора как на линейных упругих опорах с указанными выше параметрами.Проанализирована полученная система уравнений и перечислены все частные случаи применения формул первого приближения для эквивалентных жесткостей опорных узлов ротора.Обсуждение и заключения. Полученные результаты позволяют исследовать многие динамические процессы на основе линейных дифференциальных уравнений, учитывая нелинейные свойства системы. Для тех строгальных машин, которые используются при работе с кожаными материалами, определение колебаний ротора в горизонтальной плоскости обеспечивает качество и точность операций.
Бесплатно
Определение оптимального азимута установки лопастей соосного сверхлегкого вертолета
Статья научная
Обоснована возможность снижения вибрации сверхлегкого соосного вертолета на проходной гармонике посредством установки лопастей на оптимальном азимуте. Представлены методика аэродинамического расчета винтов и результаты расчетов для горизонтального полета вертолета «Роторфлай». Определено, что оптимальным азимутом встречи лопастей является угол 37,5 градусов по направлению вращения верхнего винта.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время производство и потребление электрической энергии постоянно растёт. Одним из вариантов решения энерго-экологических проблем России может стать использование возобновляемых источников энергии, в частности, ветро-солнечных станций распределённого типа. Для снижения себестоимости вырабатываемой электроэнергии целесообразно часть вырабатываемой энергии переложить на комбинированную ветросолнечную электростанцию, с возможностью параллель- ной работы с центральной системой электроснабжения. Авторами рассмотрены варианты электроснабжения потребителей, определены объёмы энергии, вырабатываемые ветряными и солнечными установками, а также определены наиболее оптимальные объекты, при электроснабжении которых возможно использование ветро-солнечных установок безаккумуляторного, распределённого типа.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время производство и потребление электрической энергии постоянно растёт. Одним из вариантов решения энерго-экологических проблем России может стать использование возобновляемых источников энергии, в частности, ветро-солнечных станций распределённого типа. Для снижения себестоимости вырабатываемой электроэнергии целесообразно часть вырабатываемой энергии переложить на комбинированную ветро-солнечную электростанцию, с возможностью параллельной работы с центральной системой электроснабжения. Авторами рассмотрены варианты электроснабжения потребителей, определены объёмы энергии, вырабатываемые ветряными и солнечными установками, а также определены наиболее оптимальные объекты, при электроснабжении которых возможно использование ветро-солнечных установок безаккумуляторного, распределённого типа. Материалы и методы. Проведен технико-экономический анализ применения ветро-солнечных установок для различных объектов электроснабжения. Результаты исследования. Доказана эффективность использования ветро-солнечных станций безаккумуляторного типа при параллельной работе с сетью для электроснабжения объектов сельскохозяйственного производства. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и реконструкции систем электроснабжения сельскохозяйственных объектов.
Бесплатно
Определение оптимальных траекторий при обработке с учётом эволюции процесса резания
Статья научная
Формулируется задача выбора оптимальных координат переключения циклов обработки, при которых производительность управляемого процесса обработки является максимальной. Это некоторое уточнение задачи оптимального быстродействия применительно к процессам обработки резанием для случая, когда имеет место управление режимами обработки, обеспечивающим стабилизацию тех или иных условий резания. Приводится типичный пример такой задачи, связанный с необходимостью переключения циклов обработки для операции сверления глубоких отверстий спиральными свёрлами. Доказано необходимое условие оптимальности, которому соответствуют равные между собой минимальные значения скоростей. На этой основе предлагается методика вычисления этих скоростей, обеспечивающих минимум времени. Приводится конкретный пример для случая сверления глубоких отверстий малого диаметра (диаметр - 2,15 мм, глубина отверстия - 140 мм). Полученные результаты обобщаются на случай, когда решаются задачи управления любой эволюционной системой обработки резанием.
Бесплатно
Определение оптимальных траекторий формообразующих движений при обработке резанием
Статья научная
В статье рассмотрен новый подход к определению управления для станков с числовым программным управлением, основанный на построении в пространстве состояния динамической системы инвариантных многообразий и выбора на этом многообразии оптимальной траектории с учетом динамической и структурной самоорганизации системы.
Бесплатно
Определение профиля червячной фрезы для изготовления зубчатых колес эллиптического профиля
Статья научная
На основе полученных ранее зависимостей координат профиля эллиптического зуба колеса определены уравнения профиля червячной фрезы. Представлен алгоритм программы расчета координат профиля червячной фрезы для изготовления зубчатых колес эллиптического профиля.
Бесплатно
Статья научная
Для расчёта радиусов расположения центров шарниров зубчатой цепи на дугах обхвата эвольвентных звёздочек предложена методика с применением последовательной «укладки» звеньев цепи на звёздочку. Для определения расположения шарниров цепи используются эквидистанты поверхностей рабочих и затылочных профилей зубьев, которые представляют собой геометрическое место центров шарниров цепи при их контакте с профилями зубьев звёздочки. Радиусы расположения центров шарниров на дуге обхвата эвольвентной звёздочки можно определить по заданному предварительному положению первого шарнира, известным величинам длин контактных шагов звеньев зубчатой цепи и предварительному натяжению ведомой ветви. Результаты исследования позволяют представить методику определения расположения шарниров зубчатой цепи на дуге обхвата звёздочки и алгоритм математической модели цепного зацепления зубчатой цепи с эвольвентными звёздочками. По данной методике определяются параметры настройки цепной передачи с зубчатой цепью, обеспечивающие наименьший износ элементов передачи.
Бесплатно
Определение рационального количества теплоутилизаторов для коровника на 400 голов
Статья научная
Введение. В статье рассмотрены вопросы выбора и использования установок утилизации теплоты отработавшего воздуха в помещении коровника. Цель исследования - обоснование выбора количества теплоутилизаторов, обеспечивающих наибольший экономический эффект при эксплуатации в помещении на 400 голов. Материалы и методы. Определение количества единиц энергосберегающего оборудования обусловлено рядом факторов. Основной из них - непрерывно меняющаяся величина воздухообмена в коровнике в зависимости от параметров наружного воздуха. При этом учитывались условия эксплуатации в южных районах страны. Предложены математические модели, описывающие зависимости технико-экономических показателей от числа и продолжительности работы утилизационных установок. Проведен корреляционно-регрессионный анализ полученных зависимостей. На его основе выполнена технико-экономическая оценка использования теплообменников. Представлены контурные графики целевых функций затрат электроэнергии и эксплуатационных затрат в зависимости от продолжительности работы и пропускной способности энергосберегающих установок. Использован метод сравнения для выявления наиболее эффективного по производительности утилизатора теплоты с учетом меняющейся величины воздухообмена Результаты исследования. Определено необходимое количество теплообменников, обеспечивающих требуемый воздухообмен в животноводческом помещении. Разработаны новые математические модели для расчета эффективности использования утилизационных установок с учетом производительности и продолжительности работы. Установлены зависимости изменения эксплуатационных затрат от производительности утилизаторов. Определено количество и типоразмер теплоутилизаторов, при использовании которых достигается наибольший чистый дисконтированный доход Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы для разработки энергосберегающих систем при разведении крупного рогатого скота. Предложенные математические модели расчета эксплуатационных затрат позволят провести предварительное технико-экономическое обоснование целесообразности использования пластинчатых теплоутилизаторов в животноводческих помещениях.
Бесплатно
Определение рационального количества теплоутилизаторов для коровника на 400 голов
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы выбора и использования установок утилизации теплоты отработавшего воздуха в помещении коровника. Цель исследования — обоснование выбора количества теплоутилизаторов, обеспечивающих наибольший экономический эффект при эксплуатации в помещении на 400 голов.
Бесплатно
Определение рационального режима работы гранулятора шестеренного типа
Статья научная
Приведены результаты моделирования процесса приготовления топливных гранул из полевых отходов подсолнечника на шестеренном прессе с активной горизонтальной матрицей увеличенного живого сечения каналов прессования. Модель составлена двумя уравнениями, полученными на основе факторного эксперимента. На основе модели определены рациональные параметры режима работы нового гранулятора.
Бесплатно
Определение резонансных диаграмм лопастей малогабаритных ветроэнергетических установок
Статья научная
Представлена методика определения резонансных характеристик лопасти малогабаритной ветроэнергетической установки. Для ветротурбины диаметром 4,5 м были построены расчетные формы первых трех тонов колебаний лопастей и построена резонансная диаграмма.
Бесплатно
Определение роли техносферы в человеческой жизни
Статья научная
Рассмотрены основные этапы исторического развития человеческого общества и соответствующие им формы и масштабы техносферы – искусственной среды техногенного происхождения, которая создавалась по мере технического прогресса. Показаны характерные для основных исторических периодов факторы технологического роста, внутренние противоречия техносферы, соотношение биосферной и техносферной детерминации жизни людей, отражение техногенных закономерностей в функционировании социкультурных процессов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается применение комплекснозначных искусственных нейронных сетей (КИНС) в обратной задаче идентификации упругих и диссипативных свойств деформируемого твёрдого тела. Дополнительной информацией для решения обратной задачи являются компоненты вектора смещений, измеренные в наборе точек на границе тела (позиционное измерение), совершающего гармонические колебания в области первой резонансной частоты. Процесс измерения смещений в работе моделируется расчётом в конечноэлементном пакете ANSYS, построением амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) смещений и выбором их значений для некоторого набора частот (частотное измерение). В приведённом численном примере исследуются вопросы точности идентификации модуля упругости и добротности материала в зависимости от числа точек измерения и их расположения, а также от архитектуры нейронной сети и длительности процесса её обучения, который осуществляется с помощью алгоритма комплекснозначного обратного распространения ошибки (КОР).
Бесплатно
Статья научная
Введение. До настоящего времени использованию композитных материалов в производстве деталей сельскохозяйственной техники не уделялось должного внимания, т. к. было достаточно трудно предсказать их поведение при воздействии определенного рода нагрузок. Однако в связи с открытием и производством новых видов материалов научный и прикладной интерес к композитам растет. Цель исследования - изучение свойств компонентов композитных материалов для их использования при производстве деталей сельскохозяйственной техники. В частности, ставилась задача оказать содействие производителям в доступе к новым технологиям, продемонстрировать возможность локализации производства композитных материалов. Исследованные композиты могут применяться при выпуске труб и рабочих органов рыхлителей. Материалы и методы. В работе рассмотрены компоненты, доступные на внутреннем рынке. В качестве материала выбрано стекловолокно, а в качестве связующего состава - полиэстер. Кроме того, для каждого вида материала были проведены исследования по определению значений модуля упругости и плотности при растяжении, изгибе и сдвиге, а также на устойчивость к растяжению при этих видах деформации. Результаты исследования. Результаты экспериментов позволяют утверждать, что по физико-механическим свойствам стекловолокно является наилучшим из рассмотренных материалов (стекловолокно, карбон и слоистый карбон). Значение плотности материала, полученного экспериментально, составило 1183 кг/м3. Экспериментальное значение модуля упругости при растяжении - Е = 1585 МПа. Опыты по определению физико-механических характеристик связующего компонента показали, что на 85 % соответствует эталону полиэстер, и это наилучший результат. Обсуждение и заключения. Рассматривались механические свойства композитного материала, изготовленного в виде пакета слоев стекловолокна и связующего вещества - демпфирующего полиэстера. При этом сравнивались значения практических и теоретических результатов. В итоге опыт на статическое растяжение материала дал экспериментальное значение модуля упругости Ecm = 4836 МПа, модуль упругости на растяжение - Еc = 1530 МПа. Это отличается от значения, приведенного для стекловолокна методом нарезки и случайного смешивания ( Еc = 3200 МПа).
Бесплатно
Определение эффективных свойств пьезокомпозитов на основе конечноэлементного моделирования в ACELAN
Статья научная
Разработана методика определения полного набора эффективных физических постоянных пьезокомпозитного материала нерегулярной структуры. Метод основан на решении набора динамических задач в конечноэлементном комплексе ACELAN, для которого с этой целью разработан специальный модуль моделирования композиционных материалов. Проведены расчеты по определению электрических и механических свойств пористой керамики.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Научные и прикладные работы о размещении виртуальных объектов в реальном пространстве чаще всего фокусируются на вопросах интерактивности, интеграции реальности и виртуальности, физических свойствах виртуальных элементов. Однако недостаточно проработана задача одновременно свободного и оптимального размещения объектов с учетом их размеров и окружающей зоны комфортности вокруг них. В литературе можно найти описание схожей задачи - об упаковке в прямоугольный контейнер. В нашем случае цель не ограничивается максимально плотным размещением. Следует учесть два условия: жесткие размеры объектов (их запрещено нарушать) и дополнительные области - зоны комфортности (их нежелательно занимать). Цель работы - создание и реализация такого 2D-алгоритма размещения объектов в физическом пространстве, который будет учитывать обозначенные выше ограничения.Материалы и методы. Используя аппарат численных методов, авторы задействовали созданный ранее 1D-алгоритм размещения объектов. Расчеты основываются на системе линейных уравнений. В одномерном случае оптимальное размещение виртуальных объектов сводится к задаче, не зависящей от вида функции комфортности. Элементы такой системы - размеры объектов, дистанции между ними, а также расстояния до края области встраивания, зоны комфортности. Предлагаемый 2D-алгоритм оптимальной расстановки виртуальных объектов реализовали в виде программного кода на языке C# с использованием известного игрового движка Unity. Решение тестировали на гаджетах в режиме пиковой нагрузки для 5, 10, 15, 20, 25, 35, 40, 45 и 50 объектов. Для опытов задействовали 1,8 тыс. устройств. Проанализировали около 77 тыс. событий. Чтобы исключить нерепрезентативные значения, каждый расчет повторяли 10 раз, и для каждого значения провели z-оценку. Аномальные (больше 3 и меньше -3) исключили.Результаты исследования. В работе создан алгоритм 2D-расстановки, который реализует заполнение прямоугольной области виртуальными объектами. У каждого из них есть размер и еще одна характеристика - зона комфортности. Авторы составили блок-схему реализации данного алгоритма в заданной двумерной левосторонней системе координат. Показано, в частности, на каком этапе объекты сортируются по длине, когда формируются их партии и выполняются расстановки по двум осям. Первая - горизонтальная, вторая направлена вперед от пользователя (это вектор глубины, или фронтальное измерение). Алгоритм 1D-размещения для сформированного ряда позволяет оптимально расположить объекты вдоль оси X на основе рассчитанного коэффициента комфортности К. Выполнены расчеты и составлены схемы с целью достичь определенных показателей комфортности. Для каждого объекта первой линии смещение по оси Z от края плоскости определяется так, чтобы комфортность спереди равнялась комфортности по X. Начиная со 2-го ряда для вычисления отступа проверяется наличие потенциальных соседей, которые находятся на ряд выше и имеют общие участки по X с обрабатываемым объектом. Каждый элемент строки устанавливается по оси Z так, чтобы его комфортность сверху была максимальной из односторонних горизонтальных комфортностей в данной и предыдущей строках. Принцип расчета координаты Z для объекта строки представлен в виде блок-схемы.Исходными данными для реализации этого алгоритма были 7 объектов с 14 разными размерами и 28 зонами комфортности. После программной реализации работу описанного 2D-алгоритма проверили на практике - в мобильном приложении дополненной реальности. Записали аналитические данные пользовательских сессий. Рассчитали среднее время выполнения. Возникшую в ходе работы гипотезу о квадратичной зависимости проверили на персональном компьютере. С этой целью провели аналогичный эксперимент для диапазона [10-10000] объектов. Гипотеза подтвердилась. Алгоритму можно присвоить сложность O(n2). Для сравнения скорости вычисления задействовали 10 самых популярных моделей пользовательских устройств. Результаты представили в виде диаграммы. Минимальное зарегистрированное время выполнения - 0,093 мс, максимальное - 0,146 мс. Расчеты показали высокую эффективность двумерного алгоритма. Дополнительно визуализировали схемы расстановки для разного количества и параметров объектов.Обсуждение и заключение. Предлагаемый алгоритм двумерного размещения позволяет работать с набором виртуальных объектов с разными размерами и зонами комфортности. Показаны достаточно высокие производительность и стабильность. В среднем алгоритм реализуется за доли миллисекунды даже при больших партиях объектов. Возможные будущие направления работы:- расширение подхода для построения 3D моделей и алгоритмов;- включение в алгоритм вращения объектов для большей гибкости их расположения и лучшего использования пространства.Итоги работы могут представлять интерес для инженеров и дизайнеров интерфейсов. В перспективе следует изучить пользовательский опыт и возможности включения дополнительных ограничений на позиционирование.
Бесплатно
Оптимальная макроструктура поверхности составных полимерпорошковых подшипников
Статья научная
Новая конструкция подшипника скольжения с составной полимерпорошковой поверхностью отличается способностью удерживать смазку в рабочей зоне, что значительно снижает коэффициент трения и увеличивает ресурс подшипника
Бесплатно
