Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Разработка цифрового двойника станка с ЧПУ на основе методов машинного обучения
Статья научная
Введение. В статье показано, что цифровой двойник (электронный паспорт) станка с ЧПУ разрабатывается как киберфизическая система. Цель работы - создание нейросетевых моделей, определяющих функционирование станка с ЧПУ, его производительность и динамическую устойчивость при резании.Материалы и методы. Рассматриваются вопросы создания математических моделей процессов механической обработки с использованием системы сенсоров и промышленного интернета вещей. Оценены методы машинного обучения, подходящие для реализации названных задач. Предложена нейросетевая модель динамической устойчивости процесса резания, позволяющая оптимизировать процесс механической обработки на этапе технологической подготовки производства. На основе подходов нелинейной динамики реконструированы аттракторы динамической системы резания и определены их фрактальные размерности. Выбраны оптимальные характеристики оборудования по входным параметрам и отладке планируемого технологического процесса на основе цифровых двойников.Результаты исследований...
Бесплатно
Разрядно-импульсное прессование композиционных материалов
Статья научная
Повышение ресурса работы режущей части металлообрабатывающего инструмента за счет нанесения твердосплавных покрытий из порошковых материалов является актуальной задачей. Основное внимание в статье уделено результатам разработок в области электроспекания порошковых материалов в сочетании с механическим давлением. Приведено описание следующих перспективных методов консолидации порошковых материалов: электроимпульсного прессования (ЭИП), электроразрядного спекания (ЭРС), электроимпульсного спекания (ЭИС). Проанализированы устройства динамического нагружения порошковой композиции: пневмопресс, магнитный молот. Предложена совмещенная схема реализации процесса импульсного прессования - спекания с индукционно-динамическим приводом, которая позволяет синхронизировать тепловое и механическое воздействие на порошковую композицию. Представлены зависимости параметров процесса от времени, причем длительность пропускания тока, осуществляющего термическое воздействие, не превышает 200 мкс. Описаны возможности импульсного процесса.
Бесплатно
Расчетная модель подшипника скольжения
Статья научная
Введение. В работе описаны уточненные расчетные модели трибосистем с учетом зависимости вязкости и проницаемости пористого покрытия от давления при частичном заполнении рабочего зазора смазочным материалом. Полученные расчетные модели позволяют выполнить сравнительный анализ вновь полученных и уже имеющихся результатов, что подтверждает большую приближенность новых моделей к реальной. Материалы и методы. На основе уравнений движения жидкого смазочного материала для случая «тонкого слоя» и уравнения Дарси определены значения поля скоростей и давления в смазочном слое. В пористом покрытии на поверхности шейки вала определены основные рабочие характеристики подшипников скольжения. Результаты исследования. Разработана математическая модель радиального подшипника, позволяющая на основе численного анализа определять поля скоростей, давление, несущую способность и силу трения с учетом зависимости от ряда дополнительных факторов. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы в учебном процессе и в инженерной практике трибосистем машиностроения.
Бесплатно
Статья научная
Целью данного исследования является описание метода расчета радиального подшипника скольжения с адаптированным профилем опорной поверхности, работающего на микрополярном смазочном материале. Кроме того, предполагается, что вязкостные характеристики микрополярной жидкости зависят от температуры. Рассматривается частичное заполнение смазочным материалом рабочего зазора (т. е. наличие свободной поверхности). Кроме обычных безразмерных параметров теории ньютоновской жидкости вводятся и другие параметры для микрополярной жидкости: взаимодействие N и N 1 (характеризует зависимость от размера молекул смазки). В результате численного анализа показано, что с увеличением теплового параметра К несущая способность подшипника уменьшается. С увеличением параметра N 1 и параметра ω, характеризующего адаптированный профиль опорной поверхности, несущая способность увеличивается. При значении параметра ω = 0,5 достигается максимум несущей способности. При значение несущей способности стремится к соответствующему значению для случая ньютоновского смазочного материала.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена разработке расчетной модели бесконечного радиального подшипника, смазываемого расплавом легкоплавкого покрытия, с учетом зависимости вязкости смазочного материала от давления. Рассмотрены параметры, обусловленные расплавом легкоплавкого покрытия подшипниковой втулки от удельной теплоты плавления, и зависимости вязкости смазочного материала от давления. Дана оценка влияния указанных факторов на основные рабочие характеристики трибосистемы. Цель работы - формирование уточненных расчетных моделей бесконечных радиальных подшипников, работающих в режиме гидродинамического смазывания при наличии смазочного материала и расплава легкоплавкого покрытия подшипниковой втулки, с учетом зависимости смазочного материала от давления для применения в инженерной практике. Материалы и методы. Предложены новые математические модели, описывающие движение несжимаемого смазочного материала в приближении для тонкого слоя, уравнение неразрывности и выражения скорости диссипации энергии для определения профиля расплавленной поверхности легкоплавкого покрытия подшипниковой втулки с учетом влияния ряда дополнительных факторов. Выполнен сравнительный анализ вновь полученных и уже имеющихся результатов, что подтвердило приближенность новой модели к реальной практике. Результаты исследования. Разработаны новые многопараметрические выражения для основных рабочих характеристик рассматриваемой пары трения, учитывающих зависимость смазочного материала от давления при наличии смазочного материала и расплава легкоплавкого покрытия подшипниковой втулки. Дана оценка влияния параметров, учитывающих целую гамму переменных факторов, обусловленных расплавом поверхности легкоплавкого покрытия подшипниковой втулки от удельной теплоты плавления. Обсуждение и заключения. В предлагаемой работе обобщено влияние пока еще не исследованных факторов, что существенно усложняет задачу, но делает ее решение универсальным и востребованным в современных трибоузлах. Результаты численного анализа полученных теоретических исследований показывают, что опоры скольжения, работающие на расплаве легкоплавкого покрытия, обладают аномально низким коэффициентом трения (зависимость коэффициента трения от параметра, обусловленного расплавом, близкая линейной). Полученные результаты могут быть использованы в условиях, когда подача смазочного материала связана с трудностями, в частности, в таких отраслях, как машиностроение, авиастроение, приборостроение и т. д.
Бесплатно
Расчетная модель упорного подшипника с пористым покрытием на поверхности направляющей
Статья
Бесплатно
Расчёт угловых координат для системы управления двухзвенным манипулятором промышленного робота
Статья научная
Введение. Одной из задач двухзвенных манипуляторов промышленных роботов, выполняющих перемещение рабочего органа по сложным траекториям (например, роботов-сварщиков), является необходимость тщательного программирования их движения. Для этих целей используются методы ручного программирования или методы обучения. Эти методы достаточно трудоёмки и требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Возможным вариантом решения проблемы программирования перемещений манипулятора является моделирование движения с расчётом угловых координат. Это может способствовать упрощению геометрической адаптации манипулятора в процессе отладки управляющей программы. Поэтому целью работы явился расчет координат для программирования системы управления двухзвенным манипулятором, действующим в угловой системе координат и перемещающим рабочий орган по сложной траектории (например, при сварке автомобильных кузовов). Материалы и методы. Рассмотрен двухзвенный манипулятор робота, действующий в угловой системе координат и предназначенный для циклически повторяющихся действий. Манипулятор состоит из двух вращающихся звеньев: «плеча» и «локтя», которые закреплены на основании. Основание может вращаться, что обеспечивает третью степень свободы. Такая конфигурация увеличивает рабочую область манипулятора и минимизирует площадь для его размещения на производстве. Перемещение рабочего органа манипулятора может выполняться, если кинематика обеспечивает его позиционирование по трём декартовым и трём угловым координатам. Для программного управления роботами, в том числе роботами-сварщиками, действующими в угловой системе координат и выполняющими движение рабочего органа по сложной траектории, требуется расчёт угловых координат перемещения рабочего органа двухзвенного шарнирного манипулятора. Система управления роботом должна определять положение инструмента в угловой системе координат, преобразуя его для удобства пользователя в координаты x, y и z декартовой системы координат. Результаты исследования. Получены соотношения угловых и декартовых координат, которые можно использовать для расчёта при программировании системы управления двухзвенным манипулятором промышленного робота и организации обмена информацией между пользователем и системой управления, а также для проверки точности и отладки перемещения рабочего органа промышленного робота с использованием обратной связи. Обсуждение и заключения. Представленные результаты работы могут быть использованы для программного управления роботом-сварщиком, действующим в угловой системе координат и выполняющим сложную траекторию перемещения рабочего органа двухзвенного шарнирного манипулятора (захвата). Манипулятор, действующий в угловой системе координат, можно использовать для контактной точечной сварки при перемещении рабочего органа по сложной траектории с применением позиционной или позиционно-контурной системы управления. Эти системы с помощью технологических команд управляют перемещением рабочего органа по заданной траектории.
Бесплатно
Реализация цифровой модели тепловых характеристик на основе температурного поля
Статья научная
Введение. Компьютерное моделирование позволяет инженерам принимать обоснованные проектные решения за счет точной оценки тепловых характеристик объектов проектирования. Актуальным направлением научных исследований и разработок является реализация технологии цифровых двойников в процессе проектирования технических объектов. Для этого необходимо разрабатывать компьютерные модели, точность которых соответствует требованиям, предъявляемым к цифровым двойникам. Однако в научной литературе недостаточно широко представлены результаты исследований, направленных на реализацию технологии цифровых двойников в процессе проектирования. В основном рассматриваются общие вопросы, связанные с применением цифровых двойников в различных отраслях промышленности. Поэтому целью данного исследования явилась разработка цифровой модели и сравнительный анализ точности расчетов тепловых характеристик объекта проектирования.Материалы и методы. В качестве основного инструмента для проведения исследования выступает предложенная авторами методика разработки компьютерной модели тепловых характеристик для реализации технологии цифровых двойников. Численное решение реализовано путем построения тепловой модели для расчета температурного поля на основе метода конечных элементов в системе инженерного анализа «Ansys» от компании «Ansys Inc» (США). Для аналитического решения применяется разработанная на основе метода пространства состояний компьютерная модель тепловых характеристик, реализованная в модуле «Ansys Twin Builder». Модель пространства состояний приводится в соответствие с поведением исходной тепловой модели путем приближения передаточной функции к пошаговому отклику тепловой нагрузки с применением метода векторной аппроксимации во временной области. Верификация построенной аналитической модели выполнялась в системе инженерных расчетов «MATLAB» от компании «The MathWorks» (США). Исследования проводились для станка модели 400V производства предприятия ООО «НПО «Станкостроение» г. Стерлитамак (Россия).Результаты исследования. Разработана цифровая модель, позволяющая с высокой точностью выполнить расчет тепловых характеристик объекта проектирования. Результаты сравнительного анализа показывают высокую степень соответствия значений тепловых характеристик, полученных с помощью предложенной цифровой модели, результатам численного моделирования. Максимальная погрешность расчета тепловых характеристик не превышает 0,1 °C.Обсуждение и заключение. Компьютерное моделирование, сочетающее численные методы расчета и научный подход, основанный на технологии цифровых двойников, позволяют получить результат максимально приближенный к результатам экспериментов. Предложенная в исследовании цифровая модель является эффективным решением, поскольку позволяет выполнить расчеты для оценки тепловых характеристик в режиме реального времени, что является одним из важнейших требований при реализации технологии цифровых двойников.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Рассмотрена дуговая наплавка путем подачи дополнительной присадочной проволоки, подогреваемой дополнительной дугой, горящей между присадочной и электродной проволокой. В условиях такой наплавки исследована минимизация поступления металла переплавляемой подложки в наплавляемый металл. Цели работы: изучение условий, обеспечивающих саморегулирование данного перспективного процесса дуговой наплавки, а также оценка возможности управления мощностью теплового воздействия на металл и на поток наплавляемого металла.Материалы и методы. При решении широкого круга задач сварки и наплавки целесообразно использовать методы инженерного анализа, основанные на физико-математическом моделировании процессов и явлений. К их числу относятся:саморегулирование дугового процесса при совместном плавлении электродной и присадочной проволок;оценка возможности управления мощностью теплового воздействия на металл и на поток наплавляемого металла при формировании наплавочной ванны.В работе рассмотрены особенности дуговой наплавки антикоррозионных хромоникелевых сталей на низколегированную сталь.Результаты исследования. Предложены новые математические зависимости, описывающие физические явления при наплавке с дуговым взаимодействием между электродной и присадочной проволокой. Разработана физико-математическая модель совместного плавления электродной и присадочной проволок. Она позволяет определять значения регулирующих параметров. Кроме того, можно узнать, с какой мощностью на подложку воздействует тепло от:тепловыделения в основной дуге,потоков капель наплавляемого электродного и присадочного металла,излучения плазмы дуг.Обсуждение и заключения. Установлено, каким образом на ток и длины основной и дополнительной дуг воздействуют напряжения питания. Определена скорость подачи электродной и присадочной проволок диаметром 1,6 мм и 1,2 мм из сплава Inconel 625. Показано, какое тепловое воздействие в этом случае испытывает подложка. Отмечено, что ввиду большего значения тока основной дуги диаметр электродной проволоки должен быть больше, чем у присадочной. Тепловой поток в подложке создается преимущественно потоком капель наплавляемого металла.
Бесплатно
Результаты микрометражных исследований деталей тестоделительных машин вакуумного типа
Статья научная
Введение. В настоящее время на производствах с объемом выпуска до 4 000 булок в день используются тестоделительные машины вакуумного типа. В процессе эксплуатации тестоделительного устройства из-за износов рабочих поверхностей поршня, камеры, барабана зазор между ними выходит за величину, равную 50 мкм, при которой обеспечивается вакуум во всасывающей камере. В результате этого процесс всасывания становится нестабильным, тестоделительное устройство нарушает точность развесовки хлебобулочных изделий. Ремонт такого оборудования проводится в основном с использованием полной или частичной замены изношенных деталей и узлов на новые. Для повышения их долговечности возникает потребность в разработке новой высокоэффективной технологии с восстановлением изношенных поверхностей деталей сварочнонаплавочными методами.Материалы и методы. Представлена новая методика определения количества объектов для исследования с использованием программы «Статистика». Определены поверхности износа деталей тестоделительных машин вакуумного типа.Результаты исследования...
Бесплатно
Ремонт главного вала тостера сушилки
Статья научная
Введение. Статья посвящена анализу причин повреждений и износа главного вала тостера сушилки. Рассмотрены специфика ремонтного производства и ограничения в выполнении сварочных работ, которые необходимо учитывать при создании технологии, обеспечивающей восстановление эксплуатационных свойств конструкции.Цель работы — создание технологии ремонта главного вала тостера без его разборки. Для реализации этой задачи была установлена расчетная ремонтная конструкция и выполнены послесварочные операции, обеспечивающие требования технической и нормативной документации к данной конструкции.Материалы и методы. В программной среде «Компас 3D» разработаны модели: целого вала (конструкция вала в проектном состоянии); вала, поврежденного в результате длительной эксплуатации (более 15 лет); поврежденного вала с приваренной ремонтной конструкцией. Проведено численное моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) моделей.Результаты исследования. Разработано программное обеспечение для численного моделирования НДС ремонтной конструкции. С помощью модели получена конструкция ремонтного вала, в которой максимальные напряжения не превышают напряжений вала в проектном состоянии. Для исключения влияния агрессивной среды на коррозионную усталостную прочность вала использован изоляционный способ. Для присоединения ремонтной конструкции к валу разработана технология выполнения швов, позволяющая ограничить биение 0,12 мм.Обсуждение и заключения. Рассмотрены работающие при кручении валы, поврежденные в результате износа и коррозии на большую глубину. Для восстановления их конструктивной прочности целесообразно использовать комплекс перечисленных далее методов. Конструктивный (заключается в установке дополнительных деталей, компенсирующих недостаточную прочность, и обеспечивает уменьшение концентрации напряжений в наиболее нагруженных зонах). Технологический (уменьшает остаточные сварочные напряжения за счет рациональной последовательности деформирования, способствующего наведению благоприятных остаточных напряжений сжатия). Изолирующий (основан на нанесении антикоррозионных покрытий).Экономическая целесообразность разработанной технологии ремонта несомненна. Ремонт вала без его разборки стоил 180 тысяч рублей, а цена нового вала — 3,8 млн рублей.
Бесплатно
Ремонт магистральных трубопроводов стальными сварными муфтами
Статья научная
Целью данной работы является исследование конструкций, применяемых для восстановления несущей способности участков магистрального трубопровода в случае коррозионного повреждения. Показано, что наиболее часто используемая для ремонта сварная обжимная муфта может эффективно снижать напряжение в стенке трубы только при сборке без зазора. Для повышения эффективности ремонтной конструкции предложено разместить между трубой и муфтой эластичный слой, который заполняет пространство и передает часть нагрузки от трубы к муфте. Материал эластичного слоя должен, во-первых, быть достаточно мягким, чтобы более полно заполнить зазор между трубой и муфтой с учетом неровности поверхности трубы. Во-вторых, данный материал должен характеризоваться достаточно большим модулем упругости (в диапазоне 1000 МПа
Бесплатно
Статья научная
Цель работы заключается в поиске новых, основанных на ресурсосберегающих технологиях, методов нанесения наноструктурированных покрытий различного функционального назначения. Главной задачей является исследование современных эффективных методов повышения прочности, коррозионной и износостойкости. В качестве предмета исследования выступают высокоскоростные способы нанесения антикоррозионных и износостойких покрытий, позволяющие значительно повысить долговечность и надежность изделий. Описаны конструктивные, технологические особенности, технические характеристики и сферы применения различных моделей установок для высокоскоростных способов напыления, в частности газопламенного. Приведены результаты анализа основных физико-механических и эксплуатационных свойств покрытий, полученных с использованием компактного высокопроизводительного технологического оборудования. В результате проведенной работы доказано, что покрытия, полученные высокоскоростными методами, в отличие от дозвуковых способов, отличаются высокими эксплуатационными характеристиками. В работе также представлены перспективные направления развития технологических методов нанесения многофункциональных покрытий, совершенствования оборудования и применяемых материалов. Полученные данные могут быть использованы при проектировании технологических процессов нанесения плотных покрытий стабильного качества на изделия сложной формы, изготовленные практически из любых металлов и сплавов. Результаты работы применимы в машиностроении, ремонтном производстве, авиации, энергетике и пр.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В статье рассматривается возможность применения риск-ориентированного подхода в системе «персонал-механизмы-производственная среда» на объектах, использующих башенные краны посредством внедрения IT-технологий, обеспечивающих открытое взаимодействие персонала, руководящего состава эксплуатирующих организаций и государственных надзорных органов в целях снижения уровня аварийности.Материалы и методы. Приведен пример опасного производственного объекта, эксплуатирующего башенные краны. Использованы материалы анализа состояния эксплуатации башенных кранов в условиях действующего законодательства в области промышленной безопасности, выявлена необходимость инноваций и преобразований, одним из составляющих методов которых является рискориентированный подход, позволяющий реализовать все необходимые уровни контроля.Результаты исследования. Определены этапы внедрения риск-ориентированного подхода для машинистов башенного крана, реализованного посредством ITтехнологий с использованием Web-приложений по управлению безопасностью при эксплуатации башенного крана на основе анализа опасностей и оценки риска в цветовой гамме, алгоритмически связанной с электронным ключом блокировки его локальной системы безопасности.Обсуждение и заключения...
Бесплатно
Сварка трением штуцеров и патрубков малого диаметра из углеродистой стали 22К
Статья научная
Введение. Проведены экспериментальные исследования и разработаны технологические рекомендации по сварке трением (СТ) штуцеров и патрубков малого (до 80 мм) диаметра сварных конструкций теплового и атомного машиностроения. Исследована возможность применения сварки трением штуцеров и патрубков малого диаметра корпусного оборудования энергетических установок вместо ручной дуговой сварки (РДС) покрытым электродом. Материалы и методы. Модели штуцерных и патрубковых узлов были изготовлены из низкоуглеродистой стали марки 22К. Выбор угла подготовки конусной поверхности, отработка параметров режима СТ и сварка штуцерных моделей диаметром 40 мм выполнялась на машине МСТ-35-5. Сварка патрубковых моделей диаметром 80 мм была осуществлена на машине МСТ-41, в условиях ОАО «ЭМК - АТОММАШ». Для выбора угла конусной поверхности и отработки параметров режима сварки была разработана конструкция модели штуцерного узла с разными углами конусной поверхности. Размеры углов сопрягаемых поверхностей стыка были выбраны с учетом энергетических возможностей сварочной машины МСТ-35-5 и ожидаемых размеров формируемой зоны сплавления, определяющих качество металла сварного соединения. Результаты исследования. Разработано конструктивное оформление моделей и соединяемых (конусных) поверхностей штуцерных и патрубковых узлов; обоснован выбор оптимальных углов подготовки поверхностей под сварку; обоснован выбор значений параметров режима сварки и осуществлена их экспериментальная проверка; выполнена оценка качества сварных соединений неразрушающими и разрушающими методами. Установлено влияние конструктивного и технологического факторов на качество сварных соединений. Обсуждение и заключения. Полученные положительные результаты экспериментального исследования подтвердили технологическую возможность и экономическую целесообразность сварки трением штуцеров и патрубков малого диаметра вместо ручной дуговой сварки покрытыми электродами. Исследование возможности применения сварки трением для приварки штуцеров и патрубков следует продолжить в направлении разработки оборудования, аттестации способа сварки, разработки и аттестации технологии сварки трением.
Бесплатно
Силовой расчет цепной передачи с зубчатой цепью и эвольвентными звездочками
Статья научная
Введение. В силовом анализе цепной передачи с зубчатой цепью и эвольвентными звездочками учтены центробежные силы и коэффициенты трения между пластиной и зубом звездочки. Цели работы - определение всех сил, действующих в зацеплении, и расчет коэффициента сцепления зубчатой цепи с эвольвентной звездочкой в приводных передачах.Материалы и методы. При оценке тяговой способности цепной передачи важны такие параметры, как силовой расчет и коэффициент сцепления зубчатой цепи со звездочкой (показывает, во сколько раз давление на данный зуб больше давления, воспринимаемого впереди идущим зубом). В представленной работе визуализированы схемы: расположения пластин в зацеплении с зубьями эвольвентной звездочки и сил, действующих в таком зацеплении. Рассмотрены факторы, которые действуют на эвольвентный профиль зуба звездочки. Это вес пакета пластин цепи и силы: центробежная, трения, нормального давления и растяжения. При этом учтены изменения коэффициента сцепления на последующие зубья, участвующие в тяге. Исследовано равновесие звеньев i и i + 1 зубчатой цепи в системе координат ХOY с центром на оси вращения эвольвентной звездочки. Метод позволяет определить все искомые силы геометрическим расчетом значений угловых параметров передачи. С помощью полученных уравнений уточняются: коэффициент сцепления Bi, натяжение ведущей ветви передачи S1 и ведомой S2.Результаты исследования. Представлен патентованный стенд передачи с зубчатой цепью и эвольвентнымизвездочками. Проведенные на нем испытания подтвердили итоги исследований цепной передачи с зубчатой цепью и эвольвентными звездочками с заданными параметрами. Была доказана правильность силового анализа передачи с учетом центробежных сил и коэффициентов трения пластин и зубьев звездочки.Обсуждение и заключения. Отмечено, что центробежные силы и коэффициенты трения при зацеплении существенно влияют на тяговую способность передачи с зубчатой цепью и эвольвентными звездочками. Полученные данные могут быть использованы для точной оценки тяговой способности таких передач.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является рассмотрение проблемы устойчивости установившихся стационарных траекторий упругих деформационных смещений инструмента при продольном фрезеровании концевыми фрезами. В отличие от ранее рассмотренных проблем устойчивости, в которых анализируется случай медленных движений, для которых в уравнениях в вариациях относительно стационарной траектории параметры системы можно рассматривать замороженными, анализируется случай большой скорости резания. В этом случае при анализе устойчивости необходимо рассматривать линеаризованную систему в вариациях с периодически изменяющимися коэффициентами. По мере увеличения скорости вращения инструмента во многих случаях наблюдается параметрическое самовозбуждение колебаний, поэтому главное внимание уделяется изучению условий параметрического самовозбуждения динамической системы фрезерования концевыми фрезами. Показано, что на условие параметрического самовозбуждения оказывают влияние как технологические режимы резания, прежде всего частота вращения инструмента, так и геометрия инструмента, которая определяет матрицы угловых коэффициентов ориентации сил резания. Приводятся примеры областей устойчивости в зависимости от изменения параметров системы.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является рассмотрение проблемы устойчивости стационарных траекторий упругих деформационных смещений инструмента при продольном фрезеровании концевыми фрезами. В подвижной системе координат, перемещение которой определяется движением исполнительных элементов, стационарным установившимся состоянием является не точка равновесия (как при точении), а некоторая замкнутая траектория. Использована синергетическая концепция анализа траекторий, выполняемого в два этапа. На первом этапе по предложенной методике вычисляются установившиеся стационарные траектории. На втором этапе анализируется их устойчивость. В предлагаемой статье исследуется случай, когда в пределах импульсной реакции системы параметры уравнений в вариациях относительно стационарной траектории можно считать постоянными. Рассмотрены особенности формирования стационарных траекторий, получены условия, при которых они сходятся к некоторым установившимся траекториям. Кроме того, получены некоторые общие свойства потери равновесия. Приводится пример анализа и даются рекомендации по обеспечению устойчивости траектории установившихся формообразующих движений.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена решению задачи формирования субоптимальной стратегии уклонения беспилотного летательного аппарата в условиях неопределенности текущих характеристик движения и будущей стратегии поведения противодействующего ЛА, управление которым формируется с максимальной эффективностью. При этом траектория маневрирующего ЛА должна удовлетворять требованиям оптимальности некоторых заданных функций фазовых переменных в конечный момент времени и условиям прохождения его траектории через заданную терминальную область пространства. Начальные условия и динамические возможности уклоняющегося и противодействующего ЛА в начальный момент времени считаются известными. Управление уклоняющимся ЛА формируется его бортовыми средствами навигации и наведения в реальном масштабе времени на основе нелинейного позиционного управления с обратной связью. Целью работы является построение алгоритма решения задачи синтеза терминально-оптимального управления движением центра масс высокоскоростного беспилотного летального аппарата, позволяющего осуществлять поиск оптимального управления в функции текущих координат объекта. Рассмотрение задачи в такой постановке отличает ее от классических конфликтных задач о преследовании, решаемых с привлечением теории дифференциальных игр и требует поиска эффективных в вычислительном отношении способов ее решения. Материалы и методы. Наиболее эффективными для беспилотных ЛА, функционирующих в условиях интенсивных возмущений, жестких ограничений на фазовые переменные и управление, являются так называемые методы оптимального терминального управления, реализующие адаптивные алгоритмы с прогнозом. Поэтому решение сформулированной задачи может быть получено именно на основе использования их идеологии. Результаты исследования. Разработан новый метод кусочно-программного терминального управления движением беспилотного ЛА, отличающийся от известных тем, что основан на процедуре поиска стратегии управления по критерию наилучшего гарантированного результата с учетом терминальных ограничений. Разработана методика расчета стратегии управления маневром уклонения ЛА в медленном контуре терминальной системы управления, отличающаяся тем, что вместо процедуры прогноза в ускоренном времени и расчета невязок используется процедура преобразования краевой задачи в одноточечную задачу интегрирования системы обыкновенных дифференциальных уравнений, учитывающая наличие ненулевого терминального члена в целевом функционале. Обсуждение и заключения. Несмотря на то, что формирование субоптимальной стратегии наведения в терминальную область уклоняющегося ЛА осуществляется не в форме синтеза, программное управление адаптируется к текущим условиям. Это достигается за счет итерационной процедуры регулярного пересчета терминальных условий, что эквивалентно периодическому замыканию обратной связи. Таким образом, выведение уклоняющегося ЛА в заданную терминальную область осуществляется программно, а управление уклонением от противодействующего ЛА формируется в форме синтеза. Ограничениями на метод являются условия, что модель движения противодействующего ЛА известна и он формирует естественное управление с целью перехвата уклоняющегося ЛА.
Бесплатно
Синхронизация в многодвигательных гидромеханических системах
Статья научная
Введение. Статья посвящена анализу конструктивных решений гидравлических делителей потока, используемых для синхронизации гидравлических приводов рабочих органов технологических и мобильных машин. Выявлены потребности рынка в многопоточных беззолотниковых дроссельных делителях потока с управляемым коэффициентом деления, таких как многоосные шасси транспортных средств.Целями работы были анализ возможности и обоснование целесообразности разработки дроссельного четырехпоточного делителя потока беззолотникового типа с чувствительными элементами типа трубка Вентури. Решение должно обеспечить синхронность перемещения (вращения) более трех рабочих органов технологических и мобильных машин.Материалы и методы. Исследованы патенты существующих конструкций гидравлических делителей потока. Рассмотрены системы, в которых требуется деление потока гидравлической жидкости более чем на два исполнительных органа. Для конструкции дроссельного трехканального делителя потока беззолотникового типа предложен вариант модернизации, который позволяет делить поток на четыре ветви.Результаты исследования. Обоснована актуальность разработки многопоточного дроссельного делителя потока беззолотникового типа для применения в промышленных и мобильных машинах. Рассмотрены два типа четырехпоточных делителей, указаны их слабые стороны. Отмечено, что разработка многопоточного дроссельного делителя потока на основе конструкций, созданных в 1989 и 1991 годах, позволит сократить число гидронасосов, избавиться от последовательного соединения двухпоточных делителей. Таким способом можно снизить потери давления в гидросистеме и реализовать адаптивное управление гидродвигателями многодвигательных мобильных машин. Показана возможность на базе трехпоточного дроссельного делителя получить делитель-сумматор на четыре потока путем добавления выпускной камеры, связанной с камерой мембраны через канал, входящий в сопло трубки Вентури. Описан принцип работы такого оборудования.Обсуждение и заключения. Рассмотрены принципы построения дроссельных делителей потока беззолотникового типа. Предложен вариант модернизации для увеличения количества каналов деления с трех до четырех. Однако для подтверждения работоспособности такой конструкции необходим численный анализ различных режимов работы делителя - расчет приведенной объемной жесткости его рабочих полостей. Полученная информация может быть использована для модернизации гидравлических узлов технологических и мобильных машин, повышения их надежности, технологичности и коэффициента полезного действия. Определены вопросы, которые необходимо решить в дальнейших исследованиях.
Бесплатно
