Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1588
Влияние высокотемпературных воздействий на риск эксплуатации подъёмных канатов
Статья научная
При общей оценке безопасности стального каната необходимо установить, что в процессе эксплуатации характер, значения и количество дефектов не превысят допустимые нормы браковки. Вследствие высокотемпературного воздействия при эксплуатации стального каната происходит неравномерный нагрев проволок. Это приводит к изменению напряжённо-деформированного состояния каната, и, соответственно, возрастает риск возникновения аварии. С увеличением температуры нагрева до 370 °С стальные канаты необходимо браковать даже при отсутствии волнистости. Риск обрыва усугубляется тем, что технология изготовления стальных канатов, в том числе и с механическим сердечником, допускает несовершенства (различную длину прядей). При эксплуатации короткие пряди перегружаются, а длинные недогружаются — так возникает волнистость. Для повышения безопасности эксплуатации подъёмных канатов в условиях высокотемпературных воздействий (при температуре свыше 370 °С) предлагается использовать алгоритм, учитывающий риск деградационных процессов в стальном канате, а также специальные конструкции канатов с индикаторными проволоками.
Бесплатно
Влияние геометрии режущего инструмента на динамику процесса точения
Статья научная
Введение. Многие ученые в своих исследованиях, направленных на изучение динамики процесса точения, устойчивости системы резания и формируемых различных притягивающих множеств деформационных смещений, рассматривают станок, как автономную систему. В отличие от этих работ, в данной статье рассматриваются динамические свойства процесса резания, зависящие от параметров динамической связи, формируемой процессом резания, и от свойств подсистем, взаимодействующих с резанием, с учетом влияния внешних возмущений. Многие из этих свойств зависят от геометрии режущего инструмента, следовательно, динамические свойства процесса обработки изменяются при изменении геометрических характеристик инструмента. В частности, изменение геометрических параметров инструмента изменяют устойчивость траекторий формообразующих движений, и их вариации могут вызывать бифуркации притягивающих множеств деформационных смещений. Траектории формообразующих движений не только определяют геометрическую топологию обрабатываемой детали, но и интенсивность изнашивания инструмента, которые зависят от геометрических параметров инструмента. Материалы и методы. В статье приводится математическая модель, характеризующая динамику системы, возмущенной биениями шпиндельной группы, и на ее основе с помощью программного пакета Matlab создана модель, позволяющая проводить цифровое экспериментальное исследование. Результаты исследования. Приводятся результаты математического моделирования и примеры изменения свойств системы в зависимости от геометрических параметров режущего инструмента. Обсуждение и заключение. Обсуждается вопрос о согласовании управления (например, от системы ЧПУ) с динамическими свойствами процесса резания. Одно из направлений такого согласования связано с выбором углов режущего инструмента такими, чтобы траектории формообразующих движений оставались устойчивыми при всех вариациях технологических режимов.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Исследованы резонансные частоты продольных колебаний системы, состоящей из цепочки разных по геометрическим и физическим параметрам элементов: пьезокерамического, упругих и акустического. Проведено сравнение результатов в пакетах COMSOL и ACELAN. Оценена зависимость значения первой собственной частоты от геометрических параметров. Исследовано влияние динамической вязкости на АЧХ продольных колебаний. Материалы и методы. Для исследования выбрана система упругих и акустических элементов, позволяющая описывать работу ультразвукового режущего устройства. Возбудителем колебаний выступает пьезокерамический преобразователь, совершающий колебания по толщине. Концентратор колебаний и стержневой элемент принимаются в качестве упругих элементов и выполнены из нержавеющей стали. Имитатором режущего элемента выступает акустическая жидкость. Проведен модальный и гармонический анализ сложной системы, состоящей из разных по физическим свойствам элементов. Результаты исследования. Построены осесимметричная и трехмерная конечноэлементные модели исследуемой системы. Для концентратора колебаний предложены различные виды кривизны и толщины звена с изменяемой формой поверхности. Получены первые собственные частоты продольных колебаний стержневого элемента, контактирующего с акустической жидкостью. Установлено хорошее согласие с результатами работы конечноэлементного пакета ACELAN. Получены амплитудно-частотные характеристики колебаний концевой части вблизи первой резонансной частоты. Отмечено, что вязкость акустической среды мало влияет на амплитуду колебаний упругого стержня и совсем не влияет на резонансную частоту. Обсуждение и заключения. Гармонический и модальный анализ показал, что высокочастотные продольные колебания стержневого элемента значительно зависят от тангенса угла потерь упругих элементов и слабо зависят от вязкости контактирующей акустической среды. Полученные результаты могут представлять интерес при конструировании ультразвуковых режущих медицинских приборов.
Бесплатно
Влияние динамики процесса сверления на формирование погрешностей глубоких отверстий
Статья научная
Рассматривается механизм формирования нелинейной динамической характеристики процесса сверления в радиальном направлении на различных этапах сверления. Анализируется влияние на нелинейную динамическую характеристику некоторых факторов. Особое внимание уделено динамике колебательных движений сверла в радиальном направлении с позиции формирования погрешностей отверстия.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Типичным примером процессов самоорганизации в трибосистемах является избирательный перенос. В этом случае в области контакта формируются сопрягающие поверхности сервовитной пленки, что принципиально меняет условия трения и изнашивания. Для образования избирательного переноса в зоне сопряжения контактирующих поверхностей необходима некоторая мощность необратимых преобразований подводимой энергии, которая зависит от упруго-диссипативных свойств контактирующих поверхностей.Материалы и методы. Приводится математическая модель динамической системы с учетом эволюционно изменяющейся сервовитной пленки. Ее формирование зависит от фазовой траектории мощности необратимых преобразований в зоне сопряжения поверхностей и представляется в виде интегрального оператора Вольтерры второго рода.Результаты исследования. Приводится анализ результатов исследования, в том числе зависимости формирования сервовитной пленки от динамических параметров взаимодействующих подсистем. Впервые рассматривается проблема математического моделирования эволюции свойств узла трения с образованием или разрушением сервовитной пленки.Обсуждение и заключение. В ходе эволюционного процесса образования сервовитной пленки меняются параметры динамической связи, формируемой в узле трения. Следовательно, меняются и динамические свойства системы. Впервые проанализирована динамика трибосистемы в процессе образования избирательного переноса.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Одно из направлений повышения точности изготовления деталей резанием связано с управлением упругими деформациями инструмента и заготовки. Особенно это относится к деталям малой жесткости, закон изменения которой вдоль траектории движения инструмента является заданным. При этом управляющим параметром, как правило, выступает величина оборотной подачи, влияющая на силы резания, изменение которых вызывает вариации упругих деформаций. Для обеспечения заданной точности диаметра необходимо согласовать управляемую траекторию частоты вращения привода подачи с величиной подачи и априорно заданным законом изменения жесткости заготовки или законом изменения параметров процесса резания. Для этого необходимо определить закон преобразования частоты вращения двигателя в величину подачи и в конечном счете в упругие деформации. Этот закон зависит от жесткости механической части привода подачи и изменяющихся параметров процесса резания.Материалы и методы. В статье приводится математическое моделирование и на его основе - анализ преобразования скорости подачи в силы резания с учетом конечного значения жесткости механической части привода и эволюционно изменяющихся параметров процесса резания. Результаты исследования. Показано, что начиная с некоторого критического значения закон преобразования скорости подачи в силы резания становится принципиально зависящим от жесткости механической части привода. При этом наблюдается увеличение времени установления нового значения силы при варьировании скорости подачи, что влияет на точность обеспечения сил, согласованных с законом изменения жесткости детали. В статье приводятся алгоритмы вычисления упругих деформаций при заданном законе изменения жесткости, а также алгоритмы вычисления траектории скорости подачи, при которой деформации остаются постоянными. Показано, что на закон преобразования влияют и вариации параметров резания. Обсуждение и заключение. Обсуждаются частотные и временные характеристики преобразования. Делается заключение о точности формируемого резанием диаметра в зависимости от жесткости механической части привода подачи и от некоторых параметров процесса резания.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследований влияния стабильности операции и упрочнения инструментов на производительность обработки, себестоимость операции и инструментальные расходы, а также рекомендации по оптимизации режимов резания при черновой обработке твердосплавными инструментами.
Бесплатно
Статья научная
В условиях обострения конкурентной борьбы с иностранными компаниями постановка вопроса об определяющем влиянии инновационного развития отечественных предприятий на конечные результаты их деятельности становится особенно актуальной. Выявлен характер влияния инвестиций в инновационную сферу на объем продукции, работ и услуг и балансовую прибыль машиностроительных предприятий и определены условия максимизации эффекта от инновационной деятельности одной из основных отраслей промышленности Ростовской области.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено влияние кинематических параметров движения локтя (угловое перемещение, скорость и ускорение) на поверхностный электромиографический сигнал двуглавой мышцы плеча при выполнении движений локтя с различной нагрузкой. Установлены зависимости частотных и амплитудных параметров ЭМГ-сигналов от параметров движения локтя при подъеме и опускании груза. Показана структура экспериментального стенда. Представлена методика записи ЭМГ-сигналов с двуглавой мышцы плеча, а также методика обработки сигналов. Для формирования количественных значений показателей анализа сигналов использовались методы спектрального и статистического анализа. Статистический анализ во временной области включал в себя определение следующих параметров: дисперсия амплитудных значений ЭМГ, среднее и среднеквадратическое значение абсолютных величин амплитуд ЭМГ, частота пересечения нулевой линии ЭМГ-сигналом. Эти параметры, а также параметр, характеризующий форму сигнала, определялись на основе массива измеренных значений сигнала, формируемого в течение 0,3 секунды текущего интервала времени («скользящий» интервал). Оценена величина развиваемого мышечного усилия, найдены коэффициенты косинусного преобразования Фурье. Построены гистограммы распределений биопотенциалов ЭМГ. В частотной области выполнялся спектральный анализ ЭМГ-сигналов методом быстрого преобразования Фурье. Определялись общая мощность спектра, средняя частота, медиана, частота спектральной составляющей, имеющей наибольшую амплитуду. Регистрация и анализ биопотенциалов ЭМГ выполнялись средствами Matlab. Выявлены информационные признаки, которые могут быть использованы для синтеза интеллектуальной системы управления на основе нейронных сетей.
Бесплатно
Влияние композитного активирующего покрытия на геометрические размеры шва
Статья научная
Исследовано влияние композитного активирующего покрытия на основе солей галогенидной группы на геометрические размеры шва при сварке в защитных газах током обратной полярности. Установлена зависимость глубины проплавления от покрытия электродной проволоки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Обоснованы рациональные параметры и режимы наклонного шнекового смесителя периодического действия для достижения наименьшей энергоемкости приготовления кормосмеси при условии соблюдения зоотехнических требований к качеству приготовляемых кормов по неравномерности смешивания. Установление функциональных зависимостей между параметрами и режимами позволяет проектировать энергоэффективное оборудование для внутрихозяйственного комбикормового производства.Материалы и методы. Экспериментальные исследования процесса приготовления кормосмеси проводили на наклонном одновальном шнековом смесителе кормов периодического действия. План эксперимента включал варьирование четырьмя независимыми факторами: частотой вращения вала смесителя, коэффициентом заполнения камеры смесителя, продолжительностью смешивания и углом наклона смесительной камеры. В качестве критериев оптимизации, характеризующих эффективность смешивания, были приняты неравномерность смешивания и удельная энергоемкость процесса...
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию возможности использования в качестве присадки к смазочной композиции одноосновных карбоновых кислот и изучению их влияния на эволюцию коэффициента трения пары латунь-сталь, а также изучению морфологии формирующихся при трении поверхности пленок. Целью работы являлось изучение влияния концентрации карбоновых кислот в составе смазочной композиции на эволюцию коэффициента трения пары сплав медь-сталь.Материалы и методы. Проведены трибологические исследования пары трения латунь-сталь в водных растворах одноосновных карбоновых кислот с концентрациями 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 моль/л. С помощью растровой электронной микроскопии изучена морфология поверхности сервовитной пленки, формирующейся на стальном диске после фрикционного взаимодействия пары трения латунь-сталь в водных растворах кислот с концентрацией 0,1 моль/л.Результаты исследования. Изучены трибологические характеристики трибосопряжения латунь-сталь в водных растворах карбоновых кислот различной концентрации...
Бесплатно
Влияние массы деталей на удельный съем при виброабразивной обработке
Статья научная
Введение. Следует указать на недостаточность исследования проблемы влияния массы деталей на процесс виброабразивной обработки. В трудах А. П. Бабичева и М.А. Тамаркина отмечается факт такого воздействия, но не раскрываются степень и механизм влияния. В формулах съема металла учитывается только число взаимодействий, приводящих к микрорезанию. Цель представленной работы - определить влияние массы деталей на удельный съем металла при виброабразивной обработке.Материалы и методы. Использован эмпирический, т.е. экспериментальный подход. В качестве образцов выбраны детали из материалов Д16 и 30ХГСА, широко применяющихся в авиационной промышленности. Для изменения массы в заготовках просверлены отверстия, в некоторые образцы залит свинец, в другие забиты заглушки, выполненные из того же материала, что и сами заготовки. Таким образом, эксперименты проводились с образцами цельными, полыми, а также утяжеленными свинцом. Рабочая абразивная среда - бой шлифовальных кругов 40 x 80 мм, зернистостью 25 и трехгранные призмы 15 x 15 мм, зернистостью 16...
Бесплатно
Влияние модернизации образования на развитие социосистем
Статья научная
Рассмотрены общие закономерности самоорганизации, отдельные свойства целостных систем, взаимосвязи развития социально-экономических и социально-педагогических систем в их единстве, сходстве и различиях.
Бесплатно
Влияние надреза на склонность сварных соединений к межзеренному разрушению
Статья научная
Целью работы является исследование воздействия поверхностного надреза на склонность зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений жаропрочных высоколегированных сталей к хрупкому межзеренному разрушению. Представлено теоретическое обоснование и описаны эксперименты, демонстрирующие механизм указанного воздействия. Исследовано влияние остроты надрезов типа Шарпи и Менаже на долговечность сварных соединений стали 12Х18Н12Т, 07Х18Н9 и 03Х16Н9М2 при высокотемпературном (Т = 823 К) низкочастотном малоцикловом нагружении, имитирующем условия нестационарного режима эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок с реакторами на быстрых нейтронах. Установлено, что сварные соединения исследованных сталей проявляют различную чувствительность к надрезу, зависящую от пластических свойств и склонности к дисперсионному твердению металла ЗТВ. В результате проведенной работы экспериментально доказана значимость высокой пластичности зерен аустенита, свободных от выделений вторичных дисперсных фаз, упрочняющих матрицу. Именно этим фактором обусловлена высокая стойкость металла зоны термического влияния низкоуглеродистой стали 03Х16Н9М2 против межзеренного разрушения. Результаты исследования позволяют сделать следующий вывод: при работе со сварными соединениями жаропрочных сталей, эксплуатирующихся в условиях высокотемпературного низкочастотного малоциклового нагружения, недопустимы «мелкие» поверхностные надрезы - технологические дефекты типа подрез, несплавление, надрыв.
Бесплатно
Статья научная
Целью настоящей работы является исследование влияния атомности спирта на возможность управления самоорганизацией для достижения эффекта безызносности при трении в паре сталь-сталь. Медьсодержащие смазочные композиции получали в водных растворах многоатомных спиртов в процессе электролиза с медным анодом в ультразвуковом поле (комплексная обработка). Лабораторные испытания трибологических свойств полученных смазочных композиций проводились на четырехшариковой машине трения с использованием шаров из стали ШХ-15 по ГОСТ 9490-75. Трибологические свойства пары трения сталь-сталь исследовали на торцевой машине трения АЕ-5. Размер частиц меди определялся методом седиментационного анализа с использованием дисковой центрифуги марки CPS Disc Centrifuge Model DC 24000 в водных растворах многоатомных спиртов. Топографические исследования наноразмерных кластерных структур металлов проводили с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver P 47 H в полуконтактном режиме атомно-силовой микроскопии. Топографические исследования сервовитной пленки проводили с использованием сканирующего атомно-силового микроскопа Compact AFM PHYWE. В результате проведенной работы установлено следующее. Увеличение времени комплексной обработки водно-спиртовой смеси приводит к возрастанию противоизносных свойств смазочных композиций. Показано, что увеличение атомности спирта облегчает реализацию избирательного переноса. При этом сокращается время перехода в режим безызносности и уменьшается износ. Образующиеся молекулярные лигандные кластеры меди со средним размером 25 нм характеризуются высокой однородностью. Дорожка трения при этом представляет собой достаточно выглаженную поверхность с низкой шероховатостью.
Бесплатно
Влияние объема древесных опилок на механические свойства композитного материала
Статья научная
Введение. Рассматриваются вопросы создания композиционных материалов с добавлением древесных опилок. Древесная составляющая композитов обрабатывается водой для усиления шероховатости поверхности. Это увеличивает площадь контакта, вследствие чего усиливается взаимодействие между опилками и волокнами полимера. Цель исследования — изучение возможности упрочнения композиционных материалов, полученных из опилок.Материалы и методы. Образцы изготовлены из композитных материалов на основе ненасыщенных полиэфирных смол, армированных древесной стружкой. Обработка водой проводилась при комнатной температуре в течение 2, 4, 6 и 8 дней. Затем образцы проходили испытания на изгиб и сжатие. Результаты исследования. В результате испытаний образцов зафиксированы изменения их механических свойств. Определено, каким образом сопротивления изгибу и прочности при сжатии зависят от времени обработки водой. Построены графики, отражающие указанные зависимости.Обсуждение и заключения. После обработки водой композиты, армированные древесными опилками, демонстрируют более высокую стойкость при изгибе. Это объясняется усилением шероховатости поверхности опилок и, как следствие, увеличением поверхности сцепления с композитной основой. Кроме того, обработка водой повышает стойкость образцов при сжатии. Особенно заметно упрочняются образцы, созданные на основе крупных опилок. Это объясняется образованием углублений на поверхности древесных опилок, что также усиливает адгезию между ними и полимерной основой композита.
Бесплатно
Влияние основных параметров измельчителя толстостебельных культур на мощность
Статья научная
Приведена конструктивная схема ротационно-дискового измельчающего аппарата, предназначенного для измельчения толстостебельных культур. Предложены формулы для вычисления потребляемой энергии при подпорном и бесподпорном измельчении.
Бесплатно
Влияние параметров молотильно-сепарирующего устройства на обмолот
Статья научная
Введение. Для создания перспективных высокопроизводительных зерноуборочных комбайнов необходимо руководствоваться техническими принципами и решениями, позволяющими улучшить качественные показатели процессов обмолота и сепарации зерна. Засоренность хлебной массы является фактором, усложняющим обмолот. Для оптимизации обмолота целесообразно корректировать параметры молотильно-сепарирующего устройства, определять закономерности сепарации зерна и его засоренности в зависимости от влажности, изменения подачи хлебной массы, размера молотильного зазора и частоты вращения барабана. Материалы исследования. Эксперименты проводились на обмолоте озимой пшеницы сорта Донская полукарликовая. Использовалась лабораторно-полевая молотильная установка. В ходе опытов исследовалась сепарирующая способность молотильно-сепарирующего устройства тангенциально-аксиального типа, по форме представляющего собой однополостной гиперболоид вращения. Результаты исследования. По результатам экспериментов построены графики сепарации и засоренности обмолачиваемого материала в зависимости от подачи хлебной массы, величины молотильного зазора, влажности обмолачиваемой массы и частоты вращения молотильного барабана. Обсуждение и заключения. В результате исследований подтверждено значительное влияние рабочих параметров молотилки на качественные показатели и уровень потерь зерна при обмолоте.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Рассмотрены способы энергосбережения в пневматическом приводе. Интерес представляет способ торможения созданием противодавления в выхлопной полости пневмопривода. При этом энергия сжатого воздуха накапливается в рекуперативном объеме. Задавая начальные параметры рекуперативного объема, возможно управлять динамикой торможения. Цель работы — создание математической модели, описывающей динамические процессы, происходящие в пневматическом приводе при торможении противодавлением, с постоянной массой, заключенного в полостях пневмодвигателя воздуха, и с учетом изменения начальных параметров тормозного объема.Материалы и методы. Предложена математическая модель, описывающая изменение скорости движения выходного звена, давлений и температур в полостях пневмопривода в зависимости от начальных параметров рекуперативного объема. Решение математической модели осуществлялось методом численного интегрирования.Результаты исследования. Получены зависимости скорости выходного звена, давлений и температур в полостях пневмопривода от начальных параметров рекуперативного объема. Адекватность полученной математической модели подтверждена по критерию Фишера.Обсуждения и заключения. Полученные результаты могут быть полезны для решения задач энергосбережения в пневмоприводах при организации торможения противодавлением. Применение рекуперативного объема повышает технологическую гибкость привода при его переналадке и расширяет возможности энергосбережения.
Бесплатно
