Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1580
Оценка надежности машин на основе рисков их функционирования
Статья научная
Целью работы являлось создание метода оценки и прогнозирования надежности сложных систем на основе статистического имитационного моделирования их работы. Использован метод рисков с учетом потерянной выгоды. Предложены зависимости для определения потерь от отказов при функционировании системы в зависимости от степени ее безотказности. Разработана программа для проведения имитационного моделирования с учетом рисков от надежности - "Reliabilify". Проверка разработанного метода проводилась на основе имитационного моделирования работы измельчителя компонентов комбикормов типа У17-УКИ. Полученные результаты отражают реальные процессы, происходящие при эксплуатации технических объектов. Метод полностью формализован и может быть использован для оценки надежности любых технических систем.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Акустическая анизотропия измеряется при ультразвуковом неразрушающем контроле и позволяет оценить величину напряжений методом акустоупругости. В литературе подробно описано применение такого подхода в случае двухосного напряженного состояния протяженных конструкций: магистральных трубопроводов, рельсовых плетей, парогенераторов и других. Для них предполагается наличие однородного поля с нулевыми либо слабыми градиентами напряжений и деформаций. Однако не решена проблема своевременного обнаружения и оценки критических напряжений, вызванных локальными концентраторами, посредством ультразвукового контроля. Представленный материал призван восполнить этот пробел. Цель работы - определить возможности применения метода акустоупругости для оценки разности главных двухосных напряжений вокруг концентратора - кругового выреза в прямоугольной пластине.
Бесплатно
Оценка нечеткой границы стойкости инструмента многооперационного станка
Статья научная
Целью работы является представление принципов построения и функционирования системы наблюдения за состоянием инструментов и управления инструментальным обеспечением станков в компьютеризированном производстве. Предложенный подход ориентирован на создание условий эффективного управления состоянием инструментов. Для этого предлагается использовать интеллектуальный информационный управляющий модуль на базе интерактивной электронной технической документации мехатронного технологического объекта. На основе теории нечетких знаний подробно рассматриваются принципы оценки нечеткой границы стойкости инструментов. Представлены три метода оценки параметров нечеткой границы стойкости. Построена нейронная сеть, функционирующая на основе разработанной базы правил нечеткого прогнозирования износостойкости режущего инструмента в зависимости от состояния инструмента и его влияния на точность обработки детали. Полученные результаты применимы в области промышленного машиностроения.
Бесплатно
Статья научная
Приведен многомерный анализ процесса сепарации семян подсолнечника в подсистеме «решетный ярус - пневмосепаратор воздушно-решетной зерноочистительной машины», выявлены пути роста эффективности пневмосепарации.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Данные о возникновении начальных разрушений, полученные испытаниями на стандартных образцах, не всегда можно экстраполировать на реальные сварные соединения и конструкции. Это обусловлено отличиями концентраторов в соединениях, т. к. после сварки возникает значительная структурно-механическая неоднородность зоны термического влияния и концентраторов напряжений. Протяженные, глубокие концентраторы рассматриваются как трещиноподобные дефекты, в вершинах которых образуется объемное, сложное напряженное состояние. Решается вопрос построения критических диаграмм начала возникновения предельного состояния в вершине концентратора, которое зависит от уровня внешней нагрузки и теоретического коэффициента концентрации.Материалы и методы. Для исследования напряженного состояния задействовали аналитические методы. Проанализирована литература по теме. Учтены особенности проверенных физических моделей и закономерности поведения материалов. Характеристики сплавов стали взяты из открытых источников и обобщены в виде таблицы. Нелинейные уравнения решались в прикладных программах Matlab. Построенные авторами диаграммы позволяют отследить корреляцию опасного уровня теоретического коэффициента концентрации напряжений и уровня внешней нагрузки. Для оформления графической части работы использовали Curve Fitting Toolbox Matlab.Результаты исследования. Дана характеристика разрушений от концентраторов напряжений в сварных соединениях. Наглядно показано развитие трещин в зоне сплавления. Указаны условия, стимулирующие и тормозящие разрушение. Определен теоретический коэффициент концентрации напряжений α𝑇. Показано, каким образом данный показатель зависит от ширины, высоты шва и от толщины свариваемой детали. Рассмотрены острые концентраторы напряжений с теоретическим коэффициентом концентрации αт= 5…14 и более. Для этого случая приводится аппроксимирующая формула, которая учитывает максимальное напряжение в концентраторе в первом полуцикле, исходную деформацию и коэффициент асимметрии цикла нагружения. Через эти элементы задается показатель повышения максимальных напряжений в зависимости от числа циклов нагружения. Аналитически показаны условие текучести, напряженное состояние и коэффициент перенапряжения, учитывающий повышение первого главного напряжения для сложного напряженного состояния. Описана модель критического состояния в вершине острого макроконцентратора напряжений. Она представлена как зависимость относительных напряжений зарождения разрушения σн𝑏𝑐/σ0,2 от концентратора. Проанализированы возможные вариации этой модели. Представлены зависимости относительных значений σ𝐻𝑏𝑐⁄σ0,2 от теоретического коэффициента концентрации α𝑇𝑏𝑐=α𝑇. Для проверки физической адекватности данной модели построены графики, которые отражают изменения относительного напряжения внешней нагрузки при критическом состоянии в вершине концентратора напряжений. Обоснована неизбежность бифуркации как результата исследуемых процессов. Указаны два направления дальнейшего развития событий: хрупкое разрушение и потеря устойчивости напряженного состояния с переходом к росту пластических деформаций. Момент бифуркации определен как критическое состояние в очаге концентратора.Обсуждение и заключения. Анализ и расчеты, выполненные в рамках представленной научной работы, позволили, в частности, сделать выводы о роли ключевых факторов исследуемых процессов. Установлено, например, что работа сплава стали при высоком теоретическом коэффициенте концентрации напряжений зависит от характеристик напряженного состояния. При жестком состоянии возможно сдерживание сдвиговой деформации и наступление предельного состояния при меньшем значении теоретического коэффициента концентрации напряжений. При обычной прочности стали (в сравнении с высокой) фиксируется большее влияние объемности напряженного состояния на значение теоретического коэффициента концентрации напряжений. Вероятность разрушения зависит от сопротивляемости материала росту макротрещины. В будущих изысканиях возможно уточнение аналитических моделей и результатов, оценка эффективных коэффициентов концентрации напряжений.
Бесплатно
Оценка путей роста эффективности сепарации зернового материала в семяочистительном агрегате
Статья научная
Определены основные пути роста эффективности сепарации сыпучего зернового материала в семяочистительном агрегате, представляющем собой систему частных технологических операций, позволяющих выделять зерновой материал с заданными технологическими свойствами. Проведён анализ влияния частных технологических операций, протекающих в зерноочистительной машине, на всю систему операций послеуборочной обработки зернового материала. Приведены схемы работы различных семяочистительных агрегатов, имеющих в своём составе различный набор машин для получения зернового материала заданного качества. Построена структурная расчётная схема функционирования семяочистительных агрегатов. Используя результаты полевых и стендовых испытаний, а также математические модели, адекватность которых была ранее доказана, было проведено моделирование работы различных схем функционирования зерноочистительных агрегатов. По результатам моделирования был проведён экономический анализ работы данных зерноочистительных агрегатов при различных ценах на исходное и очищенное зерно.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблема ресурсного обеспечения инновационного социально ориентированного развития региона. Дается определение ресурсного потенциала и его составляющих. Для оценки ресурсного потенциала предлагается система индикаторов, характеризующих каждый вид ресурсов. Предлагается метод количественной оценки ресурсных составляющих и ресурсного потенциала, позволяющий определить уровень его развития.
Бесплатно
Статья научная
Целью исследования является разработка метода оценки риска человеческого фактора в системе «персонал - подъемные механизмы - производственная среда». Предложенный метод позволяет определить уровень подготовки персонала и принятия соответствующих управленческих решений на машиностроительных предприятиях, эксплуатирующих подъемные механизмы. Представлена интерпретация реализации возможного неблагоприятного события (аварии/инцидента, несчастного случая). По результатам анализа материалов расследований аварий и несчастных случаев на машиностроительных предприятиях, где эксплуатируются подъемные механизмы, и проведенного анкетирования выделены и сгруппированы характерные опасные действия обслуживающего персонала и должностных лиц (руководителей и специалистов). В результате построена матрица, позволяющая определить возможность аварии/инцидента или несчастного случая от частоты ошибочных действий персонала. Проведенное исследование позволило сделать следующий вывод. На машиностроительных предприятиях 4-го класса опасности целесообразно применение метода экспертного анализа для оценки организационных причин ошибочных действий персонала при эксплуатации объектов, на которых установлены подъемные механизмы.
Бесплатно
Оценка ситуации и принятие решений интеллектуальной системой управления технологическим объектом
Статья научная
Указаны посылки, положенные в основу оценки ситуации и формирования знаний для интеллектуальной системы управления. Предложен метод обучения системы Generalized Knowledge Mining for Technological System (GKM TS), показаны его основные принципы и особенности.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается новая методика объективной оценки сложности технических систем и вводится понятие классов сложности.
Бесплатно
Статья научная
Приведена оценка спроса на новый для рынка продукт, обладающий полезностью, привлекательной и ранее труднодоступной для потребителя. Оценка спроса получена на основе исследования продаж традиционных для рынка продуктов.
Бесплатно
Оценка температуры при резании инструментами с криволинейной режущей кромкой
Статья научная
Рассмотрена теоретическая модель расчёта температуры на рабочих поверхностях инструмента с фасонным профилем режущего лезвия. Получены аналитические зависимости для оценки температурного состояния передней поверхности резца (зуба фрезы) с эллиптическим профилем в нормальных сечениях. Теоретические расчётные зависимости учитывают влияние на температуру теплофизических констант материала инструмента и детали, условия теплообмена, а также характеристики деформаций срезаемого слоя, элементы режимов резания и геометрию инструмента (при точении и фрезеровании). Полученные численные результаты температур для инструмента из твёрдого сплава марки Т15К6 и быстрорежущей стали марки Р6М5 соответствуют экспериментальным данным и могут быть использованы для прогнозирования интенсивности износа и эксплуатационной стойкости фасонного инструмента, в т. ч. резцов, дисковых и червячных фрез.
Бесплатно
Оценка трещиностойкости сварных соединений с мягкими прослойками
Статья научная
Введение. Рассмотрены сварные соединения в металлических крупногабаритных сооружениях (например, в конструкциях корпусов кораблей), подверженных малоцикловой усталости. Отмечено характерное для них появление мягких прослоек, которые при рабочих нагрузках значительно пластически деформируются. Деформация структуры металла с повреждениями, особенно в виде трещин, снижает прочность и надежность элементов конструкций и соединений. Предварительная деформация отрицательно влияет на пластичность, поэтому многое зависит от остаточной пластичности трескающегося материала. При этом с уменьшением остаточной пластичности снижается такой важный показатель надежности, как сопротивление материала распространению трещины - вязкость разрушения.Статья посвящена разработке модели, включающей аналитические зависимости для оценки трещиностойкости металлических конструкций и их сварных соединений с мягкими прослойками по пределу трещиностойкости при всех размерах трещин.Материалы и методы. Использованы теория и методы линейной механики разрушения материалов, структурно-механический подход. Результаты расчетов анализировались и сравнивались с экспериментальными данными и другими аналитическими решениями. Численный эксперимент выполнен для широко используемых в промышленности сталей феррито-перлитного класса Ст10, Ст50, 22К, Ст3сп и др., а также легированных закаленных на среднюю и высокую прочность 30ХГСА, 37ХН3А и др.Результаты исследования. Получены аналитические зависимости для расчета относительного предела трещиностойкости по трем основным известным механическим характеристикам материала мягкой прослойки сварного соединения.Обсуждение и заключение. Полученные результаты могут быть использованы для оценки трещиностойкости предварительно деформированных элементов конструкций и сварных соединений (в том числе с мягкими прослойками), работающих на поперечную нагрузку. Итоги экспериментальных данных и аналитических расчетов показаны в безразмерном виде, что позволяет получать инвариантные результаты по отношению к пределу трещиностойкости.
Бесплатно
Оценка трибоэлектрических характеристик быстрорежущих сталей
Статья научная
Введение. Статья посвящена прогнозированию эксплуатационных свойств существующих и вновь разрабатываемых быстрорежущих сталей в зависимости от их химического состава путём изучения термодинамических процессов в зоне трения при резании и получения аналитических зависимостей для оценки характеристик трения и износа. Целью настоящей работы является прогнозирование износостойкости быстрорежущих сталей по структурно-чувствительным параметрам абсолютной или относительной термо-ЭДС материала и энтропии, которая может быть рассчитана по правилу аддитивности при известном химическом составе. Материалы и методы. Установлена теоретическая зависимость между изменением энтропии сталей и их термо-ЭДС, согласно которой большему значению энтропии материала соответствует меньшее значение абсолютной ЭДС, что было проверено на различных марках быстрорежущих сталей. Результаты исследования. С целью выявления связи между энтропией, как термоэлектрической характеристикой быстрорежущих сталей, и их износостойкостью были проведены испытания на трение цилиндрических образцов быстрорежущих сталей различных марок и стойкостные исследования свёрл при обработке стали 45. Произведены измерения относительных термо-ЭДС этих марок и рассчитаны их абсолютные значения. В результате испытаний наибольшую износостойкость показали быстрорежущие стали с высокими значениями энтропий и минимальными значениями абсолютных (относительных) термо-ЭДС. Обсуждение и заключения. Установлена связь между параметрами износостойкости быстрорежущих сталей и их структурно-чувствительными характеристиками на микроуровне - энтропией и абсолютной термо-ЭДС. Для снижения износа при трении и резании необходимо применять марки быстрорежущих сталей с максимальной энтропией и минимальной термо-ЭДС. Энтропию, которая без особых затруднений рассчитывается по известному химическому составу материала, можно использовать как для оценки эксплуатационных свойств существующих, так и для прогнозирования износостойкости вновь разрабатываемых марок быстрорежущих сталей.
Бесплатно
Оценка уровней шума, создаваемого фрезами при обработке колёсных пар
Статья научная
Рассмотрены особенности выполнения работ по ремонту и восстановлению поверхности катания бандажей колёсных пар электровозов на колёсофрезерном станке. Для обработки используется фасонная фреза при частотах вращения до 180 об/мин. Невысокая частота вращения и значительная масса станка (37,5 т) позволяют предположить, что характеристики шума в рабочей зоне определяются звуковым излучением обрабатываемых колёсных пар и режущего инструмента. Приведены результаты исследования акустических характеристик режущего инструмента. Решены уравнения изгибных колебаний с учётом коэффициента потерь колебательной энергии, определяющего диссипативную функцию узла резания. Таким образом получены значения скоростей колебаний инструмента. Установка оправки с элементами вибродемпфирования и модернизацией правой опоры на подшипниках качения позволяет увеличить диссипативную функцию узла режущего инструмента. Однако этого может оказаться недостаточно для снижения уровней звукового давления режущего инструмента до предельно допустимых значений. В таком случае можно использовать акустический экран, устанавливаемый вблизи источника шума. При этом конструкция экрана становится намного проще, её габариты (длина и высота) — меньше.
Бесплатно
Оценка уровня воспроизводства человеческого капитала макрорегиона
Статья научная
Представлен анализ уровня воспроизводства человеческого капитала субъектов Южного федерального округа, а также Северо-Кавказского федерального округа. Выявлены территории макрорегионов, отличающиеся высокой степенью задействования и трудоотдачей носителей человеческого капитала.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается методика обобщённой оценки уровня оптимальности распределения деформированного состояния в поковках. Методика основана на оценке результатов оптимизации процессов штамповки, приведенной к единому критерию. Определены параметры функций предельных границ численного и физического моделирования процессов штамповки, классифицирующие проектные решения на аналогичные оптимальным, рациональным и нерациональным, в зависимости от показателя геометрической сложности формы поковок.
Бесплатно
Оценка условий труда на рабочих местах бобинно-дисковых и цилиндровых шлифовальных станков
Статья научная
Произведена оценка условий труда на рабочих местах бобинно-дисковых и цилиндровых шлифовальных деревообрабатывающих станков. Установлено превышение нормативных значений таких вредных факторов производственной среды, как параметров запыленности и шума. Представлен подробный анализ причин превышения фактических значений параметров шума и запыленности над нормативными.
Бесплатно
Статья научная
Предложены теоретико-аналитические основы метода экономической оценки результатов экологической политики и природоохранных мероприятий с точки зрения содействия устойчивому развитию.
Бесплатно
Оценка электромагнитной обстановки на крыше жилого здания в присутствии антенны сотовой связи
Статья научная
Целью работы является оценка электромагнитной обстановки на крыше здания с установленной на ней антенной базовой станции системы сотовой связи. Данная задача возникает при проведении профилактических, а также ремонтно-монтажных работ на антенно-фидерных устройствах. Задача оценки экологической экспертизы электромагнитной обстановки на стандартной высоте два метра над поверхностью крыши здания решена методом расчетного прогнозирования. При построении электродинамической модели распределения плотности потока энергии от антенны используются две строгие модели: двухлучевая модель, описывающая отражение плоской электромагнитной волны от плоской идеально проводящей поверхности крыши, а конечные модели крыши описываются с использованием канонической задачи на бесконечном клине. Отличием разработанной модели от известных является возможность проведения исследований не в отдельных расчетных точках, а в пределах всей расчетной плоскости. При проведении моделирования характеристики излучения антенны могут вводиться несколькими способами, в том числе и из паспортных данных на объект излучения, как предложено в известной методике. Приводятся результаты моделирования распределения плотности потока энергии в горизонтальной плоскости в пределах крыши. Расчетные точки размещаются в узлах прямоугольной координатной сетки с периодом в четверть длины волны передатчика. Сформулирована физическая трактовка полученных результатов, сделано заключение о безопасности нахождения людей на крыше при функционирующей антенне системы сотовой связи GSM при использовании антенн с направленными характеристиками.
Бесплатно
