Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Численное моделирование и экспериментальные оценки характеристик выносливости элементов конструкций
Статья научная
Введение. В алгоритме прогнозирования ресурса элементов машин взаимодействуют модели внешнего воздействия, сопротивления разрушению и развития во времени того или иного вида повреждения этих элементов. Рассматриваются прикладные вопросы сопротивления элементов машин усталостному разрушению. Выполняется адаптация научных исследований и нормативных материалов по определению характеристик выносливости к специфике конструкций и материалов строительно-дорожных машин и сельхозтехники. Цель работы - с помощью анализа существующих методов разработать рекомендации по расчетному определению параметров выносливости конструктивных элементов сельхозмашин.Материалы и методы. Исходными данными послужили научные исследования механики разрушения машиностроительных материалов и конструкций, а также стандарты по методам определения характеристик выносливости. Необходимость апробации методов определения характеристик выносливости для использования в проектах строительно-дорожных машин и сельхозтехники вытекает из специфики их конструкций, условий работы и отраслевых сортаментов материалов...
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается перспективный способ обеззараживания жидких и пастообразных материалов в сельском хозяйстве. Суть способа заключается в комплексном физико-химическом воздействии вращающегося переменного электромагнитного поля. Реализация предложенного способа осуществляется в электромеханическом активаторе, представляющем собой индуктор. Целью данного исследования является получение математических моделей, количественно оценивающих влияние массы рабочих тел на параметры, характеризующие качество функционирования индуктора. В качестве параметров, характеризующих качество функционирования индуктора, были выбраны сила электрического тока, активная электрическая мощность, реактивная электрическая мощность, полная электрическая мощность в цепи индуктора и магнитная индукция. Использовались методы инструментального измерения, статистической обработки, аналого-цифрового преобразования данных. Результаты исследования представлены математическими зависимостями, которые могут быть использованы при проектировании конструктивно новых индукторов.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Механизмы с некруглыми зубчатыми колесами вызывают широкий интерес исследователей и изобретателей вследствие их компактности и реализации широкого спектра передаточных функций. Развитие данной области стимулируется развитием и удешевлением технологий механической обработки и аддитивного производства, а также применением прикладных пакетов математического моделирования для анализа и синтеза некруглых зубчатых колес. Некруглые зубчатые колеса традиционно служат для передачи вращательного движения между параллельными осями с переменным отношением угловых скоростей. Однако их применение в схемах планетарных передач позволяет реализовать различные виды движения выходного звена. Анализ работ по тематике исследования показывает, что передачи с подвижными осями вращения недостаточно исследованы с точки зрения кинематики и динамики. Большинство научных работ раскрывают теорию таких механизмов, не проводя верификации полученных результатов на практике. Целью настоящей работы является экспериментальная верификация кинематики планетарного механизма с двумя внешними зацеплениями, имеющего в своем составе эллиптические зубчатые колеса.Материалы и методы. Кинематическая модель исследуемого механизма построена на базе плана скоростей его звеньев, который позволил получить выражения для нахождения аналога угловой скорости и функции положения выходного вала. Экспериментальное исследование кинематики выполнено на лабораторном стенде, содержащем макет планетарного механизма с набором сменных зубчатых колес, абсолютные энкодеры на входном и выходном валах механизма, контроллер и ПК для регистрации и обработки сигнала. Анализ полученных результатов проведен на ЭВМ с использованием методов статистического анализа.Результаты исследования. В результате кинематического анализа построены функции положения для трех вариантов планетарного механизма, имеющих различные геометрические параметры зубчатых колес и позволяющих реализовать различные виды движения выходного вала: возвратно-вращательное движение, движение с остановками и одностороннее неравномерное вращение.Обсуждение и заключение. Анализ результатов эксперимента показал адекватность построенной математической модели кинематики реальным механизмам. Доверительный интервал ошибок измерения при уровне достоверности 95 % составил для первого варианта механизма 0,16 ± 0,08, для второго варианта - 0,57 ± 0,22 и для третьего - 0,08 ± 0,26. Предложенный планетарный механизм с эллиптическими зубчатыми колесами для реализации различных видов движения может быть применен в приводах технологического оборудования многих отраслей промышленности: химической и пищевой (перемешивающие устройства), нефтеперерабатывающей (станки-качалки для добычи нефти), машиностроительной (компрессоры, насосы, станки-автоматы) и других. Проведенные кинематические исследования планетарного механизма и их экспериментальный анализ необходимы при дальнейшем динамическом и силовом исследованиях, а также при проектировании приводов на базе предложенной передачи.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию энергосиловых параметров совмещенного процесса «прокатка — равноканальное угловое прессование (РКУ)». Цель работы — определение возникающих усилий прокатки и прессования при деформировании совмещенным способом.Материалы и методы. Был проведен прочностной расчет матрицы и эксперимент по деформированию образцов из алюминия марки AISI 6063. В ходе опытов значения усилий фиксировались с помощью тензометрической станции.Результаты исследования. Результаты прочностного анализа позволяют утверждать, что данная конструкция матрицы пригодна для создания экспериментальной установки совмещенного процесса «прокатка — РКУ-прессование», поскольку рассчитанного запаса прочности вполне достаточно для реализации прессования на предельных условиях. Усилия прокатки на всех этапах деформирования превышают соответствующие усилия прессования, что является необходимым условием совмещенного процесса.Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании экспериментальных установок, реализующих исследуемый совмещенный процесс. При этом тензометрический метод исследования прочностных характеристик пригоден и при использовании калиброванных валков.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Целями данной работы являются экспериментальные исследования виброволновых процессов в технологии утилизации деталей зерноуборочного комбайна (на примере направляющих шкивов) и определение наиболее эффективной абразивной среды. Материалы и методы. Рассмотрены детали зерноуборочного комбайна - четыре натяжных ролика поликлинового ремня диаметром 150 мм с различной степенью масляных эксплуатационных загрязнений и остатков застаревшей краски и грунта. В качестве рабочих сред приняты: бой абразивных кругов; фарфоровые шары ( d = 6-8 мм); абразивные гранулы ПТ 15×15; 4) стальные шары ( d = 5-7 мм). При внешнем осмотре деталей отмечено, что все ролики имеют масляные эксплуатационные загрязнения и остатки старой краски. Загрязнены образцы примерно одинаково. Ролики взвешены. Выполнена обработка в вибрационной установке УВГ 4×10. Режим обработки: А = 2,5 мм; частота колебаний - 30 Гц; продолжительность обработки t = 30 мин. В качестве технологической жидкости (ТЖ) применен 2-процентный раствор кальцинированной соды. По окончании 30-минутной вибрационной моечно-очистной операции образцы были обмыты водой, высушены и взвешены. Произведен внешний осмотр роликов после обработки. Отмечено, что наиболее эффективно натяжные ролики очищены при обработке в среде, состоящей из боя абразивных кругов и гранул ПТ 15×15. Однако поверхность образцов очистились не полностью. Произведен следующий этап эксперимента - дефектация деталей и определение их соответствия ТУ. Отмечено, насколько обработанные образцы пригодны для дальнейшего использования. Результаты исследования. По результатам измерений отмечено: при одинаковых условиях виброобработки направляющих роликов наиболее эффективно очищает поверхность бой абразивных кругов. Обсуждение и заключение. После определения наиболее эффективного компонента очистки была проведена дефектация деталей и определение соответствия их ТУ. Как показали результаты исследований, 3 из 4 деталей пригодны для вторичного использования в производстве.
Бесплатно
Экспериментальные исследования виброволновых процессов в технологии утилизации сборочных единиц
Статья научная
Введение. Целью данной работы являлись экспериментальные исследования виброволновых процессов в технологии утилизации сборочных единиц (СЕ) сельскохозяйственной техники. Для опытов использовался редуктор со списанного в утиль зерноуборочного комбайна СК-4. Материалы и методы. В данном исследовании был рассмотрен комплекс деталей редуктора различных размеров и конфигураций, различных материалов, различной степени масляно-эксплуатационных загрязнений. После того, как был проведен внешний осмотр данных образцов, было произведено их взвешивание. Вся информация по деталям была занесена в соответствующие таблицы. После окончания взвешивания и осмотра, авторы приступили к следующему этапу - вибрационной моечно-очистной операции. Для нее использовались различные компоненты очистки поверхностей деталей редуктора. Они отличались как по составу, так и по внешнему виду. Были выбраны и применены следующие компоненты: ПТ15х15, фарфоровые ( d =6-8 мм) и стальные ( d =5-7мм) шары. Опыты проводились в лаборатории кафедры «Технология машиностроения» ДГТУ. В данной лаборатории установлены вибрационные моечно-очистные камеры УВГ40 (объем камеры - 40 л) и УВГ4х10 (4 камеры по 10 л каждая). Были задействованы обе камеры, так как очищались как мелкогабаритные, так и крупногабаритные образцы. Очистка проводилась в 3 этапа, что, по мнению авторов, наиболее оптимально для очистки деталей изношенного редуктора. Каждый период равнялся 90 минутам работы камеры с образцами и абразивным компонентом очистки. В рабочую среду добавлялся 2% раствор кальцинированной соды. Он помогал размягчать масляно-эксплуатационные загрязнения для их скорейшего удаления с поверхностей деталей редуктора. После каждого этапа проводилось изъятие образцов из камер очистки, их промывка и сушка. Далее образцы взвешивали и сравнивали с исходным весом каждой детали, изучали степень очистки как внешних, так и внутренних поверхностей деталей. Результаты исследования. После окончания трех периодов вибрационной моечно-очистной операции всех деталей разобранного редуктора был произведен сравнительный анализ по степени очистки поверхностей каждым из компонентов. Выбран наиболее эффективный компонент. Обсуждения и заключения. В рамках проведенных исследований были выбраны наиболее эффективные компоненты очистки поверхностей редуктора.
Бесплатно
Экспериментальные исследования коэффициентов потерь энергии колебаний узлов колесных пар
Статья научная
Колесные пары, непосредственно воспринимающие силовое воздействие от взаимодействия колес с рельсами, являются интенсивными источниками шума при движении транспортных средств, например, мостовых кранов и железнодорожного подвижного состава. Несмотря на различия конструктивного исполнения и функционального назначения, расчет виброакустических характеристик может быть выполнен с единых позиций. Следует отметить, что точность расчета уровней звукового давления и вибраций в значительной степени определяется точностью задания частотно-зависимых коэффициентов потерь колебательной энергии. Теоретические исследования этой физико-механической величины представляет значительные трудности. Поэтому для инженерных расчетов уровней звукового давления и вибраций целесообразно использовать регрессионные зависимости, полученные на основе математической обработки экспериментальных величин коэффициентов потерь узла колесной пары и аппроксимация зависимостей степенными полиномами различных степеней.
Бесплатно
Экспериментальные исследования спектров шума и вибрации копировально-фрезерных станков
Статья научная
Цель исследований, результаты которых приведены в данной статье, заключалась в изучении закономерностей формирования спектров шума в рабочей зоне операторов копировально-фрезерных станков. Экспериментальные исследования показали, что среди опасных и вредных производственных факторов, характерных для данных станков, наблюдаются превышения октавных уровней звукового давления, достигающие 15 дБ на холостом режиме и до 15 дБ при обработке древесины. Эти данные позволяют предположить, что основным источником шума, создающим превышение над предельно-допустимыми величинами, является узел шпинделя и, в особенности, корпус шпиндельной бабки. Измерения вибрации на несущей системе станков подтвердили результаты измерений шума. Основным источником повышенных уровней вибраций для данных станков являются опоры качения шпинделей.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время обработка поверхностей катания колесных пар производится на специальных колесотокарных станках. Этот способ обеспечивает требуемую технологическую прочность поверхностей катания, но не обеспечивает упрочнение поверхности и, следовательно, не приводит к повышению износостойкости. Шарико-стержневое упрочнение (ШСУ) имеет большие преимущества как технологический процесс, в особенности для сложных геометрических поверхностей, а также позволяет обеспечить необходимые напряжения сжатия в поверхности упрочняемых изделий. Однако ШСУ имеет существенный недостаток с точки зрения повышенных уровней звукового давления, создаваемых в рабочей зоне операторов. Материалы и методы. Экспериментальные исследования при ШСУ элементов узлов колесных пар проводились при нескольких технологических операциях. Обработка поверхностей катания выполнялась на колесотокарном станке, на котором вместо режущего инструмента устанавливались шарико-стержневые упрочнители. Упрочнение посадочных поверхностей осей колесных пар выполнялось на специальном осетокарном станке, на котором аналогичным образом вместо резцов устанавливались шарико-стержневые упрочнители. Упрочнение посадочной поверхности колеса выполнялось на токарно-карусельном станке. На всех вышеперечисленных станках измерялись октавные уровни звукового давления на холостом ходу и при реализации технологических процессов упрочнения. Это позволило определить вклад звукового излучения акустической подсистемы «упрочняемое изделие - ширико-стержневой упрочнитель» в звуковое поле, создаваемое общей акустической системой станков в рабочей зоне операторов. Результаты исследования. Из-за высокой интенсивности излучаемой звуковой энергии оборудование устанавливалось в отдельных производственных помещениях, соразмерных с габаритами станков, что, в свою очередь, способствовало повышенной шумоактивности. Поэтому данные исследования актуальны для предприятий машиностроения и имеют как научный, так и практический интерес. Обсуждения и заключение. Авторами отмечено, что данные, полученные при исследованиях на базе универсальных токарно-винторезных станков, т. е. на круглых деталях, носят частный характер и не применимы к такому сложному по геометрическим параметрам узлу, которым являются колесные пары подвижного состава и различных типов кранов. Проведенные авторами измерения показали, что при ШСУ уровни звукового давления превышают санитарные нормы на величину от 5 до 15 дБ высокочастотной части спектра 500-8000 Гц, т. е. в том диапазоне, в котором предельно-допустимые уровни не должны превышать 78-69 дБ.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является совершенствование оперативного кондуктометрического контроля качества пара на ТЭС. Для этого разработана методика определения концентраций СО 2 в паре при нейтральном водно-химическом режиме без дозирования аммиака. Использован метод измерений электропроводности конденсата пара при рабочих давлениях парогенераторов и различных температурах. Реализация данного метода с помощью специального устройства обеспечила значительное снижение инерционности контроля и дифференцирование примесей. Проанализированы экспериментальные данные о первых кажущихся константах диссоциации и предельной эквивалентной электропроводности угольной кислоты, константах диссоциации и предельной эквивалентной электропроводности NaCl в жидкой фазе на линии насыщения. На основании данного анализа оценена погрешность определения предложенным методом концентраций СО 2 и примесей в паре в виде NaCl. Рассчитана погрешность аппроксимации для зависимостей, описывающих поведение констант диссоциации и предельной эквивалентной электропроводности угольной кислоты, которые могут быть использованы при расчете концентраций по предложенной методике, а также при организации и ведении водно-химических режимов.
Бесплатно
