Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию адаптивного гидропривода подачи инструмента мобильной буровой машины на примере установки УРБ-2,5. Рассмотрен типовой технологический цикл мобильной буровой машины, определены критерии функционирования. По результатам анализа предложено оригинальное схемотехническое решение адаптивного гидропривода. Адаптации гидропривода подачи инструмента осуществляется при помощи регулируемого объемного гидродвигателя с контуром гидравлического управления при изменяющейся нагрузке на инструменте в процессе бурения.Материалы и методы. Предварительным вычислительным экспериментом в программе Matlab Simulink определены параметры устройств контура управления: гидромеханического датчика и гидроуправлямого клапана, на основе которых реализована экспериментальная установка. Выполненный многофакторный эксперимент позволил идентифицировать процессы в оригинальном гидравлическом контуре управления гидромотором при различных режимах нагружения инструмента.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Введение. На длинноходовые перемещения в автоматизированных пневмоприводах приходится значительное количество исполнительных движений в координатных столах, на автоматизированных складах, раскройных машинах и т. д. Длинноходовые перемещения ухудшают динамическое качество и позиционирование привода. Это обусловлено трением поршня и нелинейными характеристиками потока сжатого газа в значительных объемах напорной и сливной полостей цилиндра. Таким образом, представляется перспективным создание автоматизированного позиционного пневмопривода для длинноходовых перемещений. Это позволит повысить производительность процессов при обеспечении заявленной точности.Цель работы - получение математической модели и зависимостей основных параметров предложенного автоматизированного позиционного длинноходового пневмопривода технологического оборудования на участках разгона, движения с установившейся скоростью, замедления и торможения.Материалы и методы. Базой для расчетов и моделирования стала схема двух траекторий перемещения из точки А в точку Е с учетом сил, затраченных на эти процессы. Оптимальное перемещение определили с помощью принципа Портнягина (то есть оптимального быстродействия). Пропорциональное управление приводом представлено как метод достижения результата. Для длинноходовых перемещений привода детально визуализированы (представлены как рисунки): схематическое решение и расчетная схема. Предложены оригинальный струйный датчик с внутренней пневматической связью и пневмомеханическое дискретнопропорциональное устройство для быстродействия контура управления. Математическая модель включает движение и торможение поршня, баланс массовых расходов, давление в точках и контур управления. Систему уравнений решали методом Рунге - Кутты в программном продукте «Симинтех» (Simintech). По итогам исследования обобщенной математической модели построили зависимости изменения кинематических, силовых и пневматических свойств привода в реальном времени при типовом цикле позиционирования. Информацию суммировали и представили как совокупность графиков.Результаты исследования. Математическая модель сформирована по комплексу расчетов. Она учитывает зависимости, характерные для движения поршня пневмоцилиндра. Баланс массовых расходов исследуется по уравнениям расхода газа при сжатии в камере, через распределители и дроссели, в нагнетательной и сливной полостях и в управляющем устройстве. Рассмотрены неравенства, описывающие давления в точках и контур управления. Сложная математическая модель решалась в программной среде «Симинтех» (Simintech) методом Рунге - Кутты с изменяемым шагом интегрирования. Фрагмент работы программы выбран в качестве одной из иллюстраций. Он показывает, что софт задействует для расчетов такие показатели, как: заданная и приведенные координаты; универсальная газовая постоянная; коэффициенты жесткости пружины, сопротивления, адиабаты и вязкого трения в поршне; давление компрессора; массу подвижных частей пневмопривода; силу внешних сопротивлений; диаметры трубопровода, поршня пневмоцилиндра и тормозного устройства; протяженность хода поршня цилиндра; площади поршневых полостей и дросселей; длину трубопровода и его внутренний объем. Таким образом, программа оперирует значительным комплексом данных, что дает возможность получить существенные и адекватные результаты. Схематически показана взаимосвязь блоков и диаграмм, использованных при решении модели. Речь идет о графиках перемещений, площадей, давлений, скоростей и температур. Использованы блоки с текстом программы и предназначенные для интегрирования. Таким образом получены математическая модель автоматизированного пневмопривода технологического оборудования и зависимости основных параметров его работы. Графики свидетельствуют о том, что исполнительный механизм пневмопривода должным образом следует предложенной траектории.Обсуждение и заключение. Итоги работы позволяют рассмотреть несколько этапов длинноходового перемещения привода, определить временные рамки этих процессов (от 0 до 0,65 сек), а также фиксируемые в данные промежутки изменения давления и скорости движения каретки пневмоцилиндра. Таких этапов пять: разгон, движение с установившейся скоростью, замедление, движение со скоростью позиционирования и торможение. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на оптимизации системы для сокращения продолжительности и поддержания точного позиционирования при внешних воздействиях.
Бесплатно
Статья научная
Введение.Принято считать, что электроупругие модули не зависят от амплитуды и частоты колебаний. Это подход отражен в российских и зарубежных стандартах для определения полного набора электроупругих модулей пьезокерамики. Например, для определения пьезомодуля 𝑑𝑑31 образца в форме диска необходимо провести измерения в трех частотных областях: в области первого и второго резонансов, в области антирезонанса и на частотах много ниже 1кГц. В связи с этим предполагается, что при определении 𝑑𝑑31модули исследуемой керамики в диапазоне частот от 1 КГц до второго резонанса не зависят от частоты. Целью данной работы является исследование зависимости от частоты электроупругих модулей керамики. При этом используется образец в форме диска из ЦТС (цирконата-титаната свинца).Материалы и методы.Использованы методы постановки и решения задач стационарной электроупругости и разделы теоретических основ электротехники. Для реализации метода конечных элементов применены метод возмущений и пакет прикладных программ ANSYS...
Бесплатно
Статья научная
Введение. В современных тяжелонагруженных узлах трения широко применяются металлополимерные подшипники с антифрикционными покрытиями, работающими в режиме граничного трения. Их успешное применение обеспечивается вязкоупругой деформацией этих покрытий под нагрузкой. Для перехода от граничного трения к жидкостному необходимо создать несущий гидродинамический клин. В настоящее время применение подшипников скольжения с полимерным покрытием опорного кольца, имеющего канавку, сдерживается отсутствием методики их расчета. Настоящая работа посвящена анализу модели движения микрополярного смазочного материала в рабочем зазоре радиального подшипника скольжения с нестандартным опорным профилем, имеющим на опорной поверхности фторопластсодержащее композиционное полимерное покрытие с канавкой. Цель исследования - установить зависимость устойчивого гидродинамического режима от ширины канавки на поверхности опорного профиля. Материалы и методы. Трибологические испытания радиальных подшипников с нестандартным опорным профилем, имеющим на поверхности полимерное покрытие с канавкой, выполнялись на образцах в виде частичных вкладышей (колодок). С помощью уравнения движения смазочного материала, обладающего микрополярными реологическими свойствами, а также уравнения неразрывности получены новые математические модели, учитывающие ширину канавки, полимерное покрытие и нестандартный опорный профиль. Результаты исследования. Достигнуто существенное расширение возможностей применения на практике расчетных моделей радиальных подшипников скольжения с конструктивными изменениями. Подшипники с полимерным покрытием с канавкой обеспечивают гидродинамический режим смазывания. Полученные результаты позволяют провести оценку эксплуатационных характеристик подшипника: величины гидродинамического давления, нагрузочной способности и коэффициента трения. Обсуждение и заключения. Конструкция радиального подшипника с полимерным покрытием и канавкой шириной 3 мм на поверхности втулки обеспечила стабильное всплытие вала на гидродинамическом клине, что подтверждается экспериментальными исследованиями. Эксперименты проводились для подшипников скольжения диаметром 40 мм с канавкой шириной 1-8 мм, при скорости скольжения 0,3-3 м/с и нагрузке 4,8-24 МПа.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование покрытия из нитрида титана (TiN), нанесенного методом ионно-плазменного напыления на подготовленную поверхность образца стали 40Х. Для измерения толщины покрытия часть поверхности закрывалась маской из медной фольги. Свойства и характерные особенности микрорельефа поверхности образца до и после нанесения покрытия исследовались с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Описана и применена методика определения толщины покрытия с высокой точностью на основе результатов АСМ сканирования переходной между подложкой и покрытием зоны на поверхности образца. Вычисленная неопределенность измеренного значения толщины значительно меньше, чем при использовании других методов. Методом инструментального индентирования измерены механические свойства покрытия; показана важность точного определения толщины для корректного измерения характеристик покрытия методом индентирования.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Вакуумные эжекторы, работающие по принципу Вентури, применяются в различных отраслях промышленности и являются незаменимыми пневматическими устройствами. Важной характеристикой вакуумного эжектора является создаваемая глубина вакуума, где максимальное значение вакуума достигается в определенном интервале питающего давления. Несоблюдение питающего давления влияет на производительность самого эжектора и автоматизированных вакуумных систем в целом. Одним из вариантов решения данной проблемы является установление рекомендуемого диапазона питающего давления в достаточно узком интервале давлений, при котором достигается гарантированное значение глубины вакуума, не используя максимальные возможности эжектора. При этом в технической литературе не приводятся значения зависимости глубины вакуума от питающего давления на всем диапазоне работы эжектора, на которые авторы хотели бы обратить внимание в рамках данной работы. Цель работы - проведение экспериментальных исследований по установлению фактических значений максимальной глубины вакуума в зависимости от величины входного давления эжектора.
Бесплатно
Исследование параметров конических резьб, влияющих на качество соединения труб нефтяного сортамента
Статья научная
Введение. С ростом объемов добычи и транспортировки газа и нефти повышается актуальность проблемы герметичности соединения труб нефтегазового сортамента. Наиболее распространены муфтовые и безмуфтовые резьбовые соединения. Используются резьбы типа «Батресс», конические трапецеидальные и треугольные резьбы. От их качества напрямую зависит герметичность соединения. На процесс производства труб и муфт влияют многие факторы. В качестве примеров можно привести технологическую наследственность, жесткость технологического оборудования, его наладку и подналадку. Требуемое качество соединения обеспечивается качеством элементов. Сборка должна учитывать возможность полной взаимозаменяемости. Второй рекомендуемый вариант - групповая сборка. Во всех случаях обязательны контрольные операции. В работе приводятся результаты исследований распределения в партии параметров качества резьб труб и муфт.Материалы и методы. Исследовались фрагменты (патрубки) обсадных труб с трапецеидальной резьбой и повышенной герметичностью (ОТТГ) и с трапецеидальной резьбой профиля «Батресс». Их произвольно выбрали из различных партий. При измерении образцы закреплялись в патрон токарного станка 1И611П. Средством измерения был индикатор часового типа 0 класса точности со стойкой. Для оценки полученных данных использовали общепринятые статистические методы.Результаты исследования. Эксперименты позволили выявить, как на герметичность соединения методом полной взаимозаменяемости влияет радиальное биение поверхностей вершин профиля резьбы, фасок патрубка и уплотнительного пояска.Обсуждение и заключения. Обнаружены существенные отклонения значений параметров резьбы от допустимых, что может стать причиной разгерметизации соединения. Получение качественного и надежного соединения возможно при сборке по методу неполной или групповой взаимозаменяемости.
Бесплатно
Исследование параметров магнитного поля в рабочей камере индуктора
Статья научная
Рассмотрен индуктор, позволяющий использовать магнитное поле в технологических процессах сельского хозяйства. Исследованы интенсивность, направленность и однородность магнитного поля в рабочей камере индуктора. Использовались методы инструментального, прямого и косвенного измерения, статистической обработки данных, методы аналого-цифрового преобразования данных. Представлена методика измерения векторной характеристики электромагнитного поля - магнитной индукции, оценивающей качество протекания технологического процесса в рабочей камере индуктора. Разработана кибернетическая модель экспериментального исследования, по оценке качества функционирования индуктора. Определены распределения радиальной и осевой составляющих магнитной индукции в рабочей камере, выявлен участок с наиболее однородной величиной и направлением вектора магнитной индукции, образующий рабочую зону индуктора. Выявлена наиболее значимая составляющая вектора магнитной индукции для данного технологического процесса и типа индуктора. Полученные результаты важны при проектировании новых конструкций индукторов.
Бесплатно
Исследование перспективной ветроэнергетической установки с типом компоновки «ротор в раструбе»
Статья научная
Введение. Существует проблема повышения эффективности существующих ветроэнергетических установок (ВЭУ). Для её решения необходимо провести исследования ВЭУ неклассических типов. Из этого ряда наиболее перспективными являются ВЭУ, которые используют специальные направляющие статические элементы для создания вихревых структур. Последнее способствует созданию повышенной аэродинамической эффективности роторов этих ВЭУ. Материалы и методы. Для проведения аэродинамических расчетов ВЭУ были использованы программные комплексы Ansys Workbench и Ansys Fluent. Результаты исследования. На основании анализа соответствующих публикаций обоснована перспективность исследований ВЭУ вихревого типа, в которых для увеличения их энергетической эффективности используются дополнительные статорные структуры. С помощью вычислительных методов динамики сплошных сред проведен анализ аэродинамики ВЭУ вихревого типа с компоновкой «ротор в раструбе». С помощью метода аэродинамической оптимизации получена усовершенствованная конструкция указанной ВЭУ. Обсуждение и заключения. На основании полученных в статье результатов видно, что конструирование ВЭУ вихревого типа на основе принципа полезной интерференции статора и ротора является перспективным. В работе проведен анализ конкретной формы ВЭУ с вертикальной осью вращения, осесимметричными статором и раструбом специальных форм. Рассмотрена методика аэродинамической оптимизации конструкции ВЭУ указанного типа. На основе этой методики получены усовершенствованные форма раструба и его компоновка с ротором, которые позволили достичь среднего расчетного значения полезного аэродинамического момента, более чем в два раза превышающего соответствующее значение для первоначальной геометрии ВЭУ.
Бесплатно
Исследование поверхности трибоконтакта после трения в водном растворе капроновой кислоты
Статья научная
Введение. Работа посвящена исследованию эволюции коэффициента трения пары сплав медь-сталь при трении в водном растворе капроновой кислоты различной концентрации, а также изучению противоизносных свойств пары трения сталь-сталь при трении в маслянокислотной среде. Целью данного исследования являлось изучение влияния добавок капроновой кислоты на трибологические характеристики пар трения при фрикционном взаимодействии в составах на водной основе и на основе вазелинового масла.Материалы и методы. Проведены трибологические исследования пары трения латунь-сталь на машине трения торцевого тира АЕ-5. Исследование противоизносных характеристик проводилось на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) в соответствие со стандартом ГОСТ 9490- 75. При испытаниях на ЧШМ объективными параметрами смазывающих свойств смазочных композиций являлись: нагрузка сваривания (Рс); диаметр пятна износа (Dн), критическая нагрузка (Рк). Параметры шероховатости сервовитной пленки определялись с помощью оптической профилометрии; ее микрогеометрия и структура на наноуровне - с помощью атомно-силовой микроскопии.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Введение. История решения проблемы сварки конструкций из нержавеющих и жаропрочных металлов и сплавов насчитывает несколько десятилетий. Особое внимание исследователей привлекла работа с деформированными алюминиевыми сплавами толщиной 2-6 мм. Как правило, такие тонкостенные конструкции свариваются в среде защитного газа аргона при относительно малых величинах тока, поэтому перенос металла - крупнокапельный (сварной шов формируется в виде отдельных крупных капель с узким проплавлением свариваемых элементов). При этом шов получается очень выпуклым, что не отвечает эксплуатационным требованиям конструкций.Таким образом, важно было решить следующие задачи: получить управляемый мелкокапельный перенос электродного металла на токах, соответствующих крупнокапельному переносу; определить условие управляемого переноса; разработать систему питания сварочной дуги.Материалы и методы. Поведение и параметры дуги фиксировались скоростной кино- и видеосъемкой с синхронным осциллографированием электрических параметров процесса - тока и напряжения...
Бесплатно
Статья научная
Введение. Ключевыми этапами технологии переработки шламов являются разрушение конгломератов на металлические и неметаллические компоненты, а также измельчение частиц компонентов для получения вторичного сырья требуемого гранулометрического состава. Применение вращающегося электромагнитного поля для переработки шлифовальных шламов позволяет исключить применение различных средств разрушения и измельчения, избегая контактного взаимодействия агломератов со стенками рабочей камеры. Таким образом снижается материалоёмкость технических средств и повышается эффективность процесса разрушения. Целью исследований являлось установление особенностей и основных закономерностей переработки шламовых отходов в устройствах с вращающимся электромагнитным полем. Материалы и методы. Для исследований использовался шлифовальный шлам, представляющий собой совокупность конгломератов произвольной формы, состоящих на 80-85 % из металлической стружки. Применен индукционный метод, основанный на установлении связи ЭДС, наводимой в индукционном датчике с магнитной индукцией вращающегося электромагнитного поля. Оценка влияния индукции на характер взаимодействия между частицами шлама во вращающемся электромагнитном поле проводилась по изменению относительного сигнала ЭДС, наведенного в индуктивном датчике. Результаты исследования. В результате проведенных с применением индукционного метода экспериментальных исследований установлено: динамические характеристики конгломератов шламовых отходов зависят от индукции вращающегося поля до определенной величины; с увеличением размера конгломератов шлама, при одинаковом размере входящих в него ферромагнитных частиц, величина индукции магнитного поля, необходимая для их разрушения, снижается; с уменьшением размеров частиц конгломератов индукция поля, необходимая для разрушения связей конгломерата, увеличивается; увеличение числа частиц в конгломерате снижает значение индукции; степень разрушения конгломерата и измельчения его ферромагнитных частиц зависит от продолжительности воздействия индукции вращающегося электромагнитного поля. Обсуждение и заключения. Предложенный индукционный метод позволяет исследовать влияние параметров электромагнитного поля на изменение состояния магнитовибрирующего слоя, а также оценить кинематические характеристики частиц ферромагнитной среды в магнитовибрирующем слое.
Бесплатно
Исследование рабочих режимов дизельного двигателя на биотопливе
Статья научная
Введение. Современные исследования, направленные на снижение выбросов вредных веществ, образующихся в результате работы дизельных двигателей с использованием альтернативного топлива, подчеркивают их значимость и актуальность. Эта тема приобретает всё большую важность в контексте глобальных экологических изменений. Разработка и внедрение альтернативных источников энергии не только способствуют улучшению качества воздуха, но и помогают уменьшить зависимость от ископаемых топлив. Поэтому важно продолжать инвестировать в научные исследования и новые технологии, которые позволят добиться более чистого и эффективного использования ресурсов. На сегодняшний день известно множество таких исследований, особенно теоретических, проведённых в европейских и азиатских странах. Однако практически отсутствуют экспериментальные работы, посвящённые полусферическим камерам сгорания российских дизельных двигателей, у которых частота вращения, степень сжатия и другие конструктивные параметры существенно отличаются от аналогичных характеристик, описанных в известных исследованиях. Кроме того, нет практически никаких экспериментов, посвящённых процессу сгорания российских дизельных двигателей с неразделённой полусферической камерой сгорания в поршне, что обуславливает сложность процесса объемно-плёночного смесеобразования. Целью работы является экспериментальное исследование мощностных и экономических показателей, параметров процесса сгорания дизельного двигателя с неразделённой полусферической камерой сгорания в поршне, работающего на этаноле и рапсовом масле (РМ). Исследование направлено на установление зависимостей, показывающих влияние различных режимов работы двигателя на указанные показатели, с целью определения их числовых характеристик. Материалы и методы. Запуск дизельного двигателя осуществлялся на рапсовом масле, после чего включалась подача этанола, который заменял рапсовое масло до достижения установленного оптимального значения. Увеличение рабочего нагрузочного режима обеспечивалось регулированием подачи этанола. Для подачи рапсового масла был установлен дополнительный топливный насос высокого давления (ТНВД) 2УТНМ, а подача этанола производилась через стандартную систему топливоподачи. Результаты исследования. Показатели процесса сгорания дизельного двигателя, работающего на этаноле и рапсовом масле, заметно отличаются от таковых у двигателя, функционирующего на дизельном топливе. При работе на этаноле и рапсовом масле наблюдается увеличение периода задержки воспламенения, что влияет на «жесткость» процесса сгорания и приводит к повышению значений величины Pz. Эти факторы, скорее всего, являются основными ограничениями для использования этанола посредством непосредственного впрыска. Одним из решений данной проблемы, предложенным в настоящей работе, является использование запального (пилотного) рапсового масла, которое позволяет корректировать параметры процесса сгорания, регулируя величину подачи запального топлива. Обсуждение и заключение. Результаты проведенного экспериментального исследования подтверждают возможность полного замещения нефтяного моторного топлива в дизельном двигателе с неразделенной полусферической камерой сгорания в поршне альтернативным (возобновляемым) топливом, что, несомненно, решает важные вопросы экологической безопасности дизельных двигателей. Результаты исследования могут быть полезны как ученым, занимающимся данной темой, так и инженерно-техническим работникам машиностроительной отрасли.
Бесплатно
Исследование режимных факторов в автобалансирующем устройстве стиральной машины в резонансной зоне
Статья научная
Целью данной работы является решение вопросов, связанных с повышением надежности, экономичности и безопасности современных стиральных машин на основе снижения динамических нагрузок в период центробежного отжима. Рассмотрены основы формирования режимных факторов в период прохождения резонансной зоны при центробежном отжиме в жидкостном автобалансирующем устройстве (АБУ) с вытесняемой жидкостью, на конструкцию которого был получен ряд патентов. Проведен сравнительный анализ реализации функции автобалансирующего устройства для условий формирования адекватного силового отклика на входное силовое воздействие для двух установленных ранее наиболее рациональных условий: для силы, возникающей при резонансе, и при достижении максимальной неуравновешенной силы. Получены зависимости величины перемещения внутренней емкости АБУ от конструктивных параметров автобалансирующего устройства и системы подвески моечного узла, а также режимных параметров процесса отжима. Результаты исследования представлены в виде графиков. Анализ итогов работы позволил сделать выводы о перспективности использования полученных данных для обеспечения наибольшей эффективности процесса уравновешивания массы неравномерно распределенных текстильных изделий в барабане при отжиме.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Движение носителя и внешние факторы (влияние атмосферы, температуры и давления) существенно ухудшают качество изображения смотрящих оптико-электронных систем (ОЭС) и точность позиционирования излучающих ОЭС. Рассматриваются проблемы повышения качества изображения и вероятность удержания изображения объекта наблюдения (ОН) на оптической оси следящей ОЭС.Материалы и методы. Создание системы автоматического управления оптико-электронного прибора (САУ ОЭП) предполагает решение многокритериальной задачи оптимизации с учетом ряда противоречивых техникоэкономических (ТЭ) требований. Определение допустимых динамических погрешностей (ДДП) стабилизации изображения является ключевым вопросом в разработке бортовых оптико-электронных приборов (БОЭП). Уравнения Лагранжа II рода и смешанный метод Жильбера позволили получить математическую модель ОУ ОЭП. Затем выполнили декомпозицию двухсвязной САУ с нелинейными перекрестными связями в ОУ. Представлена функциональная схема модели формирования изображения БОЭП. Перечислены параметры матричного фотоприемника и требования, предъявляемые к динамической погрешности САУ ОЭП с учетом допустимой ФПМ ОЭП. Визуализированы функции передачи модуляции, линейного, гармонического и вибрационного сдвига изображения, соответствующие допустимым и достигнутым ДДП. В среде Mathcad созданы логарифмические частотные характеристики. Двухсвязная система управления ОЭП при заданных параметрах ОУ для рассматриваемого движения представлена как два независимых канала управления по азимуту и углу места.Результаты исследования. Приведены процессы управления БОЭП в режимах стабилизации и слежения. Для исследования динамики пространственного управления БОЭП в соответствии с методикой САУ разработана компьютерная имитационная модель (КИМ) ЦСАУ ОЭП. Она реализована в среде Matlab и состоит из КИМ ОУ, приводов, пропорционально-интегрально-дифференцирующих (ПИД) регуляторов с учетом нелинейностей, центрального вычислительного устройства (ЦВУ), программного устройства наведения, КИМносителя, реализующего уравнения движения. Описаны гармонические колебания носителя. Определены погрешности слежения и стабилизации в режиме слежения при дополнительно введенном управляющем воздействии в виде постоянной скорости. Исследована динамика пространственного управления БОЭП. Визуализированы компьютерная имитационная модель цифровой системы автоматического управления оптико-электронным прибором, результаты моделирования ЦСАУ ОЭП без учета движения борта и процессы управления ОЭП с учетом движения.Обсуждение и заключения. Для исследованных случаев рассчитана точность стабилизации. Установлено, что она в десятки раз превосходит заявленные ранее показатели, и это в десятки раз снижает требования к сходимости лазерного пучка и мощности излучения лазера при разработке оптического тракта рассматриваемого изделия. Предложенную КИМ можно использовать при разработке БОЭП. В этом случае применение представленной методики и КИМ поможет снизить трудозатраты и минимизировать ошибки.
Бесплатно
Исследование технологии электроискрового нанесения покрытий, легирования и упрочнения
Статья научная
Введение. Целями работы явились анализ и применение технологии электроискрового нанесения износостойких металлических покрытий на режущие инструменты или детали машин для их упрочнения или восстановления размеров.Материалы и методы. Рассмотрена технология, устройство и принцип действия модернизированной установки, предназначенных для электроискрового нанесения износостойких металлических покрытий композитами Т15К6, ВK8 и ВK6.Результаты исследования. Для определения параметров модернизированной установки электроискрового легирования проведены эксперименты по упрочнению твердым сплавом Т15К6 шлифованных образцов из стали 45 размерами 25×25×25 мм. В результате опытов с использованием метода планирования эксперимента подтверждена возможность выбора и регулирования параметров установки. Для упрочнения образцов из стали 45 твердым сплавом Т15К6 выбраны следующие параметры: сила тока I = 1-2 А, напряжение U = 40-75 В, емкость конденсаторной батареи 60-100 мкФ.Обсуждение и заключение. Применение в качестве защитной среды углекислого газа позволяет увеличить число проходов и, соответственно, число слоев покрытия до двадцати, получать итоговую толщину до 0,3 мм с плотной структурой без оксидов. Покрытия такой толщины дают возможность не только упрочнять, но и восстанавливать размеры изношенных деталей машин. Параметры технологических режимов электроискрового легирования существенно влияют на интенсивность нанесения покрытий и качество получаемой поверхности. Повышение электрических параметров ведет к увеличению интенсивности каждого отдельного разряда и в определенных пределах способствует повышению количества переносимого материала покрытия, а также к более глубоким преобразованиям покрываемой поверхности в зоне разряда. Таким образом, установку электроискрового легирования, оснащенную средствами контроля и диагностики, а также системой подачи защитного газа, можно использовать для упрочнения и восстановления деталей машин и режущих инструментов.
Бесплатно
Статья научная
Цель данной работы - представить схемотехническое решение автоматизированного пневмопривода (АПП) с внешним тормозным устройством. В качестве такого устройства выступает управляемый пневмомеханический тормоз, обеспечивающий сокращение длительности процесса позиционирования, повышение точности останова и надежную фиксацию механизма в заданных координатах. Использование экспериментально исследуемого привода с автоматизированным измерительным комплексом создает условия для осциллографирования процесса позиционирования в реальном времени и пространстве, а также обеспечивает достоверные результаты эксперимента. Авторами создан специальный стенд - модель предлагаемого привода, позволяющая исследовать влияние точности позиционирования предлагаемого привода при различных параметрах его функционирования. Установлены кинематические и силовые характеристики привода при автоматическом управлении потоком сжатого воздуха. В результате выявлено влияние скорости позиционирования и управляющего давления тормоза на точность привода. Сформулированы рекомендации для разработки реальных позиционных приводов повышенного быстродействия и точности позиционирования. Установлено, что при работе с настоящими позиционными приводами введение внешнего тормозного устройства - управляемого пневмомеханического тормоза повышает точность позиционирования в 1,25-2,25 раза.
Бесплатно
Исследование шероховатости поверхности реза при гидроабразивной резке
Статья научная
Введение. В статье показано, каким образом подача при гидроабразивной резке влияет на шероховатость поверхности реза. Резание выполняется смесью воды и абразива, испускаемых из сопла с высокой скоростью и под высоким давлением. Под действием режущей струи происходит эрозионное разрушение материала, частицы абразива снимают слой микростружки, а вода эвакуирует их из зоны резания. Методом гидроабразивной резки можно обрабатывать практически любые материалы. Процесс резки - «холодный», отсутствует термическое воздействие на металл. Возможна резка сложной геометрии - как 3D, так и 5D, например предварительная обработка моноколес газотурбинных двигателей. Материалы и методы. Исследования проводились на базе РВПК ПАО «Роствертол» на установке гидроабразивной резки фирмы Flow. Обрабатывались материалы, наиболее часто применяемые в авиастроении: сталь 30ХГСА, алюминиевый сплав Д16Т, композит (стеклопластик-титан). Результаты исследования. Проведены теоретические исследования влияния подачи сопла гидроабразивной резки на шероховатость поверхности реза. Получены зависимости определения шероховатости поверхности для характерного участка поверхности реза. Приведены рекомендации, позволяющие снизить число дефектов, возникающих при гидроабразивной резке. Выполнены экспериментальные исследования, подтверждающие адекватность полученных теоретических моделей. Обсуждения и заключения. В результате исследований установлено, что шероховатость обработанной поверхности ухудшается с увеличением подачи. При этом ухудшение неравномерно распределено вдоль сечения реза. Для уменьшения ширины волнистого реза необходимо уменьшать значение подачи.
Бесплатно
Исследование шума при обработке плоских деталей шарико-стержневым упрочнителем
Статья научная
Введение. В статье представлены результаты исследований обработки поверхностей деталей шарико-стержневым упрочнителем (многоконтактный виброударный инструмент) методом поверхностно-пластического деформирования. Рассматриваемый процесс может использоваться для упрочнения как плоских, так и лекальных поверхностей, создания сжимающих остаточных напряжений, сглаживания каверн, нанесения регулярного микрорельефа на пары трения, а также для обработки сварных швов. При проведении настоящих исследований выявлены технологические возможности обработки, определены закономерности выбора конструктивных параметров устройства. Процесс обработки относится к ударным и сопровождается интенсивным звуковым излучением. Установлено, что шум при обработке значительно превышает допустимые пределы. Материалы и методы. Исследования проводились на универсальном фрезерном станке. Упрочнению подвергались длинномерные плоские детали, которые устанавливались непосредственно на стол станка либо в специальные приспособления. Линейный источник шума принят в качестве модели. Результаты исследования. Получены зависимости для определения звукового давления, собственных частот колебаний детали и спектров шума. Разработан комплекс мероприятий по снижению шума при обработке. Выполнен значительный объем экспериментальных исследований, подтверждающий адекватность полученных теоретических моделей. Обсуждение и заключения. При проведении исследований установлено, что эффективность в снижении шума не может быть достигнута рациональным подбором вибропоглощающего материала. В связи с этим рекомендуется применение пассивной шумозащиты рабочей зоны станка в виде плоского экрана из поликарбонатного стекла, что позволит довести до нормативных значения шума в зоне обработки. Рассчитаны конструктивные параметры предлагаемого акустического экрана.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности нагрева и плавления железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) с применением способа подачи окатышей через осевые каналы электродов. При использовании данной системы подачи железорудного сырья через отверстия в электродах сыпучие окатыши попадают в зону влияния электрических дуг на расплав, что обеспечивает высокую скорость их плавления. При этом улучшаются технико-экономические показатели электроплавки в дуговой сталеплавильной печи (ДСП). Применение топливно-кислородных горелок с подачей кислорода позволяет оптимизировать процесс плавления железорудных металлизованных окатышей, улучшая условия шлакообразования, нагрева, обезуглероживания металла с дожиганием отходящих горючих газов (СО, Н2, и др.) в дуговой печи.
Бесплатно
