Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1580
Анализ кинематики четвероногого робота при поворотных движениях его корпуса
Статья научная
Введение. Шагающие роботы находят широкое применение в промышленности благодаря своим уникальным возможностям передвижения по неровным и сложным поверхностям. Для обеспечения высокой точности управления их движением необходимо разработать математические модели и алгоритмы планирования перемещения робота по различным траекториям. Ключевым аспектом системы управления движением шагающих роботов является планирование перемещений их ног. Несмотря на значительные достижения в области моделирования кинематики четвероногих роботов, в существующих научных публикациях не представлено полноценной кинематической модели для роботов, аналогичных Mini Cheetah. Цель данной работы заключается в разработке кинематической модели четвероногого робота на основе Mini Cheetah, а также в формулировании рекомендаций по оптимизации его походки для обеспечения вращения вокруг различных осей. Создание такой модели позволит улучшить плавность и точность движений робота, что, в свою очередь, повысит его эффективность в реальных производственных условиях.
Бесплатно
Статья научная
Описано численное решение задачи упругого контакта двух зубьев косозубой цилиндрической передачи с круговым профилем зубьев в торцевом сечении. Задача решается с помощью программной системы конечноэлементного анализа ANSYS. Сформулированы принципы построения геометрической и конечноэлементной модели зацепления двух зубьев эллиптической передачи. Проведено тестирование конечноэлементной модели по интегральным критериям. Показано поверхностное распределение контактных давлений на рабочей поверхности зуба. Проводится сравнение максимальных контактных давлений в эллиптической и эвольвентной передачах. При решении тестовых задач установлено, что контактные давления в эллиптической передаче с круглым зубом распределяются неравномерно. На периферии пятна контакта располагаются концентраторы напряжений — здесь поверхностное давление может быть выше, чем максимальное давление в эвольвентной передаче.
Бесплатно
Статья научная
Описана модель валка в виде цепной линии. Проведён анализ зависимости конфигурации валка от технологического процесса работы полотняно-транспортёрного подборщика.
Бесплатно
Анализ математической модели кольцевой роторной печи
Статья научная
Описана дискретная модель температурных полей кольцевой роторной печи. Составлена компьютерная программа для расчёта тепловых процессов и построена передаточная матрица рассматриваемого объекта. С помощью спектров Гершгорина исследованы характеристики передаточной матрицы тепловых полей рассматриваемой печи как объекта управления.
Бесплатно
Анализ механизмов износа рабочей среды при виброабразивной обработке
Статья научная
Выполнен анализ механизмов износа абразивной рабочей среды при виброабразивной обработке и его влияния на ее режущую способность. Решены основные задачи по стабилизации показателей качества обрабатываемых деталей, обусловленных состоянием рабочей среды.
Бесплатно
Статья научная
Полная информация о надёжности элементов сложных человеко-машинных систем имеет место в том случае, если известны точные законы распределения времени безотказной работы элементов и их параметры, а также имеется информация о независимости элементов. При нарушении одного из названных условий следует считать, что информация о надёжности элементов системы человек-машина (СЧМ) является неполной, что затрудняет расчёт и анализ надёжности технических средств СЧМ в целом. На основании многолетних исследований автора разработан метод решения задачи анализа надёжности технических средств различных человеко-машинных систем, основанный на положениях теории интервальных средних и учитывающий ограниченность исходной информации, зависимости элементов системы и возможность описания неопределённости. Приведены примеры анализа надёжности при наличии информации о независимости элементов по надёжности, при её отсутствии, а также надёжности восстанавливаемой системы человек-машина.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В статье изучается осесимметричная задача теории упругости для радиально-неоднородной трансверсально-изотpопной незамкнутой сферы, не содержащей ни один из полюсов 0 и 𝜋. Считается, что модули упругости являются линейными функциями от радиуса сферы. Предполагается, что боковая поверхность сферы закреплена, а на конических сечениях заданы произвольные напряжения, оставляющие сферу в равновесии.Целью данной работы является асимптотический анализ задачи теории упругости для радиально-неоднородной трансверсально-изотропной сферы малой толщины и исследование на базе этого анализа трехмерного напряженно-деформированного состояния.Материалы и методы. На основе уравнений теории упругости методом однородных решений и асимптотического анализа исследуется трехмерное напряженно-деформированное состояние радиально-неоднородной сферы.Результаты исследования. После выполнения однородных граничных условий, заданных на боковых поверхностях сферы, получено характеристическое уравнение и произведена классификация его корней относительно малого параметра, характеризующего толщину сферы. Построены соответствующие асимптотические решения, зависящие от корней характеристического уравнения. Показано, что решения, соответствующие счетному множеству корней, имеют характер пограничного слоя, локализованного в конических срезах. Разветвление корней порождает новые решения, которые характерны только для трансверсально-изотропной радиально-неоднородной сферы. Появляется слабозатухающее погранслойное решение, которое может проникать глубоко вдали от конических сечений и изменять картину напряженно-деформированного состояния.Обсуждение и заключения. На основе построенных решений можно определить области применимости существующих прикладных теорий и предложить новую более уточненную прикладную теорию для радиально-неоднородной трансверсально-изотpопной сферической оболочки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Функционально-градиентные материалы находят большое применение, т.к. неоднородность свойств позволяет управлять прочностью и жесткостью контрукций. Этим вызван большой интерес к данной теме в мировой научной литературе. Построение решения таких задач существенно зависит от типа граничных условий. В настоящей работе рассматривается равновесие тонкостенного кругового цилиндра, механические свойства которого заменяются вдоль радиуса. На цилиндрических поверхностях заданы однородные граничные условия, которые до этого не рассматривались, воздействие оказывается на торцах. Математическая постановка задачи осуществляется в линейной теории упругости в рамках осесимметричной деформации. В работе построены выражения для компонент напряженно-деформированного состояния цилиндра, в которых некоторые коэффициенты находятся из решения полученной системы линейных алгебраических уравнений.Материалы и методы. Материал цилиндра является линейно упругим, модуль упругости которого линейно зависит от радиальной координаты. Основным методом исследования является ассимптотический метод, в котором в качестве малого параметра выступает половина логарифма отношения внешнего и внутреннего радиусов. Для построения характеристик напряженно-деформированного состояния цилиндра применены итерационные процессы.Результаты исследования. Для линейно-упругого функционально-градиентного полого тонкостенного цилиндра получены однородные решения краевой задачи. Анализ этих решений позволяет раскрыть характер напряженно-деформированного состояния в стенке цилиндра. С этой целью проведен асимптотический анализ решений, получены соотношения для перемещений и напряжений. Установлено, что эти решения соответствуют пограничному слою, при этом их первые члены определяют краевой эффект Сен-Венана, аналогичный теории плит.Обсуждение и заключение. Построенное с помощью асимптотического разложения аналитическое решение задачи о равновесии неоднородного по радиусу тонкостенного цилиндра может быть использовано для численного решения конкретной задачи. Для этого нужно решить полученные системы линейных алгебраических уравнений и определить соответствующие коэффициенты. Полученные асимптотические представления позволяют анализировать трехмерное напряженно-деформированное состояние. Выбор количества членов разложения позволяет рассчитать перемещения и напряжения с заданной степенью точности. Этот анализ может быть полезен при оценке адекватности прикладных методов расчета, применяемых в инженерной практике.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Рассмотрен процесс формирования усталостных дефектов в металлических сплавах с различной структурной морфологией.Цель работы - создание расчетного аппарата для определения момента зарождения указанных дефектов в условиях циклического нагружения. Материалы и методы. Построена физическая модель, представлены расчетные выражения. В основу физической модели положена теория дислокаций. Показано, что при динамических циклических нагружениях определяющее значение в процессе зарождения очагов разрушения имеет структурный фактор. В зависимости от структуры и свойств материала, а также от характера нагрузок, критический усталостный дефект развивается в форме трещины, поры или микрократера износа. Результаты исследования. Выполнен численный эксперимент по определению момента зарождения дефекта критического размера в сплавах на основе железа при высокоскоростных капельных соударениях. Представлены сравнительные данные расчетов и стендовых испытаний по каплеударной эрозии сталей и сплавов со структурой феррита, аустенита, сорбита и мартенсита...
Бесплатно
Анализ особенностей организации производства современной вертолётной техники
Статья научная
Рассматривается современное состояние вертолётостроения в России, оцениваются перспективы развития отрасли. В данный период завершается процесс консолидации основных активов, создания крупнейших корпораций. Их производственные программы ориентированы на приоритетные для российского авиастроения направления. Актуальность темы обусловлена ролью, которую играет организация производства современной вертолётной техники в формировании научного и экономического потенциала страны. На современном этапе развития российской экономики для производителей вертолётной техники становятся актуальными вопросы повышения эффективности организационной структуры, расширения сферы деятельности, выхода на новые рынки. В связи с этим рассмотрены основные аспекты эффективного управления процессом производства на примере холдинга «Вертолёты России». Проанализированы следующие показатели: доля рынка (российского и мирового), занимаемая холдингом «Вертолёты России»; повышение эффективности операций; развитие новых направлений, которые станут дополнительными источниками дохода.
Бесплатно
Анализ пограничного слоя в задаче кручения для радиально-слоистого цилиндра
Статья научная
Решена задача кручения радиально-слоистого цилиндра, состоящего из чередующихся жестких и мягких слоев. Соответствующие им элементарные решения могут проникать достаточно глубоко и существенно менять картину напряженно-деформированного состояния вдали от торцов. Это приводит фактически к нарушению принципа Сен-Венана в его классической формулировке.
Бесплатно
Анализ причин разрушения металлических конструкций опорного узла стрелового крана
Статья научная
Проведен анализ причин разрушения грузоподъемного крана Gottwald НМК 170 EG (63 т), которое произошло в 2011 году на территории ОАО «Новороссийский морской торговый порт». Разработаны конструктивные и технологические рекомендации восстановления несущей способности платформы. Эти предложения основаны на результатах анализа повреждений сварных соединений поворотной платформы грузоподъемного крана и численном трехмерном моделировании ее напряженного состояния. Показано, что резкое изменение податливости сварного узла в районе расположения ребер жесткости, подкрепляющих опорную плиту платформы, обусловливает локальное повышение напряжений и создает предпосылки к зарождению усталостных трещин. Результаты моделирования участков зарождения трещин качественно совпадают с результатами обследования крана. Показано, что локализация напряжений в сварных соединениях узлов с неоднородной податливостью соединяемых деталей является общей закономерностью. Это необходимо учитывать как при проектировании, так и при разработке технологии ремонта. На конкретном примере предложено при ремонте сварного узла установить дополнительные накладки, обеспечивающие плавное изменение податливости сварного узла в месте расположения ребра жесткости платформы.
Бесплатно
Анализ проявления факторов «голландской болезни» в Ханты-Мансийском автономном округе — Югре
Статья научная
Описана полемика относительно применимости термина «Голландская болезнь» к российской экономике. Рассмотрена взаимозависимость динамики таких показателей, как цена на нефть, производительность труда и объём добычи полезных ископаемых. Отражена отрицательная динамика прямого влияния повышения цены нефти на заработную плату, что отражается на количестве работников нефтяной отрасли и производительности труда. Наличие внутриотраслевых и межотраслевых перекосов на примере тенденций развития нефтяной отрасли и отрасли розничной торговли является подтверждением теоремы Рыбчинского и свидетельствует о наличии «Голландской болезни» в экономике Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО) — Югры. Проанализировано влияние факторов «Голландской болезни» на промышленность ХМАО — Югры, имеющую свои специфические особенности. Специфика экономики округа продемонстрирована на примере влияния нефтегазовой отраслевой направленности на состояние розничной торговли округа. Приведено сравнение показателей товарооборота регионов с низкой плотностью населения.
Бесплатно
Анализ решений нелинейного уравнения Матье-Хилла с учётом собственного тока резонансного контура
Статья научная
Дан анализ решений нелинейного дифференциального уравнения Матье-Хилла, описывающего нелинейный резонатор или нелинейно-параметрическую зонную (или пазонную) систему (НПС), работающую в высших зонах неустойчивости колебаний на высших гармониках. Получены устойчивое и неустойчивое решения этого уравнения с учётом влияния собственного тока резонансного контура НПС на модуляцию его индуктивности.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Проанализированы отечественные и зарубежные работы о проблемах фрезерования сложнопрофильных поверхностей сфероцилиндрическим концевым инструментом. Рассмотрены методы контроля качества поверхности и пути обеспечения амплитудных параметров шероховатости, которые базируются на данных исследований и натурных экспериментов. Представлены теоретические положения по определению сил резания и результаты виброакустической диагностики.Материалы и методы. Использовались методы корреляционного анализа, сравнения и обобщения результатов. Расчетные данные находились при различных углах наклона инструмента с учетом мгновенных сил резания и фиксировались в диапазоне значений переменной подачи на зуб (fz) и угла наклона поверхности (γ). Нашли экспериментальное подтверждение сведения виброакустической диагностики и теоретические данные представленной модели при различных углах наклона инструмента. Следовательно, такие методы можно использовать для прогнозирования параметров шероховатости поверхности.Результаты исследования. Выявлена взаимосвязь между силами резания, углом наклона инструмента и данными виброакустической диагностики. Сформулирована модель силы резания и перемещений инструмента с учетом наклона поверхности. Определен оптимальный диапазон углов наклона инструмента к обрабатываемой поверхности, который обеспечивает минимальные значения амплитудных параметров шероховатости. Полученные эмпирическим путем звуковые колебания, представленные в спектральном и волновом виде, хорошо согласуются с данными из других источников, что позволило сделать вывод о целесообразности прогнозирования и мониторинга параметров шероховатости в реальном времени за счет акустики.Обсуждение и заключения. Установлено, что рост сил в направлении ae(X) и fz(Y) наблюдается при γ > 40°. Это объясняется распределением составляющих силы резания вдоль режущей кромки и зависит от наклона поверхности. Уменьшение амплитудных параметров происходит при увеличении угла от 10 до 40 градусов. Найденные взаимосвязи силового анализа, направления обработки и виброакустической диагностики подтверждают корректность использования виброакустической диагностики для прогнозирования шероховатости поверхности. Акустическая диагностика вне зависимости от компоновки технологического оборудования позволяет быстро наладить звуковое устройство и оценить влияние режимов резания на параметры шероховатости.
Бесплатно
Анализ скорости и кривизны траектории в задаче преследования множества целей
Статья научная
Введение. Рассматривается кинематическая модель группового преследования множества целей на плоскости. Преследователи при достижении целей используют метод, подобный параллельному сближению. В отличие от метода параллельного сближения векторы скоростей преследователей и целей направлены произвольно. В методе параллельного сближения мгновенные направления движений преследователя и цели пересекаются в точке, принадлежащей окружности Аполлония. В групповой модели преследования множества целей преследователи стараются придерживаться сети прогнозируемых траекторий.Материалы и методы. В модели поставлена задача достижения целей преследователями в назначенные моменты времени. Она решается методами многомерной начертательной геометрии при помощи эпюра Радищева. Прогнозируемая траектория является составной линией, которая при передвижении цели перемещается параллельно самой себе. На плоскости проекций «Радиус кривизны - значение скорости» выводится допустимый диапазон скоростей преследователя в виде линий уровня (это прямые, параллельные одной из плоскостей проекций). На плоскость проекций «Радиус кривизны - время достижения цели» выводятся образы линий уровня скоростей. Ведется поиск точек пересечения образов линий скоростей с линией уровня назначенного времени. По линиям связи значения точек пересечения опускаются на плоскость «Радиус кривизны - значение скорости». По полученным точкам строим аппроксимирующую кривую и ищем точку пересечения с линией назначенной скорости. В результате получаем значения радиуса окружности при прогнозируемой линии траектории движения преследователя.Результаты исследования. По результатам проведенных исследований созданы тестовые программы и изготовлены анимированные изображения в системе компьютерной математики.Обсуждение и заключения. Данный метод построения траекторий преследователей для достижения множества целей в заданные значения времени может быть востребован разработчиками автономных беспилотных летательных аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Проанализированы способы торможения с применением гидроамортизаторов для механизмов машин повышенного быстродействия. Сформулированы задачи совершенствования гидроамортизаторов технологического оборудования.
Бесплатно
Анализ статических характеристик делителя потока непрямого регулирования
Статья научная
Рассматривается модель делителя потока непрямого регулирования для установившегося режима работы, который обеспечивает функционирование двухдвигательной гидромеханической системы в синхронно-синфазном режиме. Делитель представлен как астатический регулятор, состоящий из чувствительного, усилительного и регулирующего элементов. При этом его основные статические характеристики - зависимости ошибки синхронизации от скорости золотника регулирующего элемента и скорости золотника регулирующего элемента от входного управления. Исследование статических характеристик, проведенное по специальной программе, разработанной в пакете Mathcad, позволило определить наличие нелинейности типа гистерезис. Наличие зоны неоднозначности является нежелательным фактором, свидетельствующим о возможности возникновения автоколебаний в замкнутой системе, имеющей регулятор с такой характеристикой. В этом случае требуются конструктивные ограничения для обеспечения характеристики типа пропорциональность с насыщением. Проанализированы различные конструктивные и эксплуатационные параметры делителя потока непрямого регулирования и гидромеханической системы. Это позволило оценить значимость их влияния, диапазоны варьирования, получить основные подходы для проектирования синхронно-синфазных систем. Рассмотрены две модели астатического регулятора с учетом и без учета утечек на усилительном элементе, а также различные типы перекрытия рабочего окна усилительного элемента. Данный анализ показал достаточную достоверность моделей и совпадение результатов в граничных режимах.
Бесплатно
Анализ структуры математической модели привода полировального станка 3ПД-320А
Статья научная
Приведены результаты анализа возможности разделения движений на «быстрые» и «медленные» в целях снижения порядка анализируемой системы.
Бесплатно
Анализ существующих моделей контроллинга производственных процессов в промышленности и сфере услуг
Статья научная
Дано определение контроллинга, рассмотрены факторы, оказывающие влияние на систему контроллинга на предприятии, проведен сравнительный анализ американской и немецкой моделей, сделан вывод о возможности их использования на российских предприятиях.
Бесплатно
