Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
К проектированию червячных передач с цилиндрическими червяками
Статья научная
Цель данной работы - ввести в методику проектирования визуализацию главных параметров проекта для ускорения принятия конструктивных решений при сохранении точности геометрических размеров и их привязки к техническому заданию. Методология задачи предусматривает использование возможностей программирования, расчетов параметров червячных передач, определяющих их работоспособность. Результаты расчетов были сформированы в массивы данных, на основе которых построены графики двух видов. Для получения графиков функций межосевых расстояний от передаваемого вращающего момента использованы наиболее применяемые формулы проектного расчета червячных передач на контактную выносливость по осредненным значениям коэффициентов нагрузки, передаточного числа и исходных параметров зацепления. Данные разделены на три группы материалов с соответствующими допускаемыми напряжениями и на два вида профилей червяков (линейчатые и нелинейчатые). Для получения функций скоростей скольжения от межосевых расстояний выполнены расчеты скоростей скольжения для перечней стандартных межосевых расстояний и передаточных чисел. Результатами работы являются группа графиков зависимости межосевых расстояний до 500 мм, охватывающих всю стандартизованную линейку, от вращающих моментов до 20000 Нм. Графики второй группы (зависимости скоростей скольжения от межосевых расстояний) выполнены для передаточных чисел до 80 при частотах вращения червяка 750, 1000 и 1500 об/мин. Разработаны рекомендации для выбора по стандарту в зависимости от заданной частоты вращения червяка. Проведенная работа позволяет сделать выводы: графики взаимных зависимостей параметров геометрии, нагрузки и кинематики червячных передач открывают возможность визуализации широкого поля выбора основных параметров. В зависимости от области приложения параметры графиков без изменения принципа построения могут быть расширены на необходимый диапазон. Работа с приведенными в статье графиками позволяет разработчику значительно сократить цикл расчетов скорости скольжения и межосевого расстояния по условию контактной выносливости, замкнутых на свойства выбираемых материалов передачи.
Бесплатно
Кинетика возникновения трещин в осаживаемых цилиндрических образцах
Статья научная
Введение. Статья посвящена анализу трещинообразования в порошковом теле, а также выявлению основных законов трещинообразования в свободно осаженном материале. Цели работы - изучение кинетики возникновения и распространения трещин в свободно осаженных порошковых материалах, микроструктуры легированных и железных порошков в различных зонах с целью определения условий бездефектного деформирования материала в условиях свободной осадки. Анализ развития трещин в порошковом теле имеет важное практическое значение, поэтому исследование этого вопроса является важной составляющей изготовления бездефектных деталей Материалы и методы. Рассмотрены новые порошковые материалы шведской фирмы Хеганес, которые характеризуются улучшенными характеристиками деформируемости. Также данные материалы отличаются наличием легированных элементов - Ni и Мо, которые влияют на трещинообразование. В работе проведен анализ микроструктур осаженных образцов с помощью металлографического микроскопа. Результаты исследования. Трещины в осаженных материалах классифицируются как трещины отрыва. Происхождение трещин обуславливается отсутствием факторов для проявления пластичности металлической составляющей образца ввиду наличия дефектов и пор в его теле. Установлено, что быстрый рост трещин подтверждается характером трещины, когда она практически не имеет продолжения в материал образца и, кроме того, заканчивается под углом к направлению развития. Обсуждение и заключения Проведенный анализ развития микротрещин позволяет выявить морфологические отличия структуры центральной и периферийной зон порошкового материала. Периферийная область характеризуется различными значениями зерен и увеличенным содержанием микропор, направленностью скоплений микронесплошностей и неметаллических включений, в направлении бывших границ физического раздела частиц металлического порошка.
Бесплатно
Ковшовые рабочие органы с конвейерным днищем: систематика и конструктивные особенности
Статья научная
Введение. Рассматривается создание новых типов ковшовых рабочих органов экскаваторов путем синтеза технических решений по улучшению транспортирующих функций днища. Эти решения основаны на снижении сопротивлений и энергоемкости при внедрении и зачерпывании за счет перехода от трения скольжения к трению качения во время перемещения горной массы по днищу ковша. Материалы и методы. Анализ процессов погрузки и транспортировки сыпучих материалов с использованием существующих погрузочных средств выявил конструктивные недостатки, влияющие на эффективность их работы. Поиск перспективных конструктивных схем погрузочных органов осуществлялся на основе накопленного опыта и изучения морфологических особенностей существующего оборудования. Выполнены комбинаторный анализ возможных сочетаний элементов с разнообразным их качественным составом, взаимным расположением, наложенными связями и синтез новых технических решений погрузочнотранспортных модулей. Результаты исследования. Результатами реализации морфологического синтеза явились систематизация и разработка конструкций ковшовых рабочих органов с днищем в виде роликовой поверхности и замкнутой ленты, а также с приводным механизмом конвейерного типа. Использование роликов в качестве опорной поверхности погруженного горного массива приводит к уменьшению сил трения и снижению энергоемкости рабочего процесса. Кроме того, вращающиеся ролики обеспечивают равномерное истирание рабочей поверхности, что значительно увеличивает время до выхода из строя оборудования и повышает эффективность технологического процесса. Рабочие органы с приводным механизмом позволяют активизировать взаимодействие днища конвейера в виде замкнутой ленты с горной массой и, как следствие, ускорить процесс заполнения емкости ковша.Обсуждение и заключения. Ковшовые рабочие органы, описанные в работе, выгодно отличаются от существующих аналогов тем, что они обеспечивают сокращение времени внедрения, черпания и выгрузки, снижение удельной энергоемкости, увеличение наполнения ковша, что, в конечном счете, способствует повышению производительности. Некоторое повышение конструктивной сложности и стоимости рабочего органа приводят к дополнительным капитальным затратам, которые окупаются в течение двух-четырех месяцев.
Бесплатно
Комплексная оценка производственной технологичности изделий
Статья научная
Введение. Оценка производственной технологичности изготавливаемых изделий - этап технологической подготовки и ключевой аспект развития современных производственных механообрабатывающих систем - является актуальной задачей современного машиностроения. В этой связи теоретические и практические исследования по разработке методических подходов к определению весовой значимости количественных показателей при оценке производственной технологичности деталей являются весьма актуальными. Целью представленной работы явилась разработка метода оценки, нацеленного на повышение качества обработки деталей и эффективности функционирования многономенклатурных производственных систем на основе разработки дополнительных количественных показателей оценки производственной технологичности.Материалы и методы. Для оценки влияния количественных производственных показателей, связанных с затратами времени при простое оборудования, создана модель прогнозирования потоков событий поступления партий деталей на изготовление на определенную операцию и потоков обработанных деталей с использованием аппарата теории массового обслуживания. Такой подход позволяет учесть, как конструкторско-технологические характеристики деталей, особенности конкретной производственной системы, так и складывающуюся производственную ситуацию.Результаты исследования. Посредством оценки возможного влияния на составляющие при расчете штучно-калькуляционного времени (Тшт.к.) на уровне технологической операции была определена степень влияния показателей технологичности. Установлены взаимосвязи между показателями технологичности и затратами по всем статьям технологической себестоимости обработки заготовки (СОП), а также затратами, связанными с организационными простоями оборудования (Спр.о.i). С помощью применения аппарата парных сравнений при принятии решений применительно ко всем структурным элементам производственных затрат определена степень влияния показателей технологичности относительно других показателей. Обсуждение и заключение. Описан подход к выполнению данной проектной процедуры, позволяющий учитывать состав и возможности технологического оборудования конкретного производства и реально складывающуюся производственную ситуацию. Разработанные формализованные модели позволяют комплексно спрогнозировать влияние показателей технологичности деталей на эффективность функционирования механообрабатывающих систем при их изготовлении.
Бесплатно
Контактная разность потенциалов легированной стали после термической обработки
Статья научная
Введение. Статья посвящена актуальному вопросу разработки и применения неразрушающего метода контроля качества поверхностей стальных изделий (метод зонда Кельвина). Цель работы - установление величины контактной разности потенциалов (КРП) стали марки ХВГ после проведения термической обработки. Материалы и методы. Объектом исследования явилась легированная инструментальная сталь марки ХВГ. Химический состав образцов уточнялся методом оптико-эмиссионного анализа. Для проведения статистической обработки в трех сериях исследовали по три образца. Были выбраны разные режимы термической обработки каждой серии: закалка с низким отпуском, улучшение и нормализация. Торцы образцов шлифовались, затем один из них обрабатывался раствором азотной кислоты. Далее проводилось измерение контактной разности потенциалов, статистическая обработка данных. Результаты исследования. Полученные данные показывают, что величина КРП образцов стали марки ХВГ после проведения термической обработки изменяется. С увеличением температуры отпуска величина контактной разности потенциалов шлифованной поверхности и твердость снижаются практически линейно. Воздействие кислоты приводит к значительному уменьшению и выравниванию величины контактной разности потенциалов для всех структур. Проведено сравнение контактной разности потенциалов сталей ХВГ и У10. Легирование стали элементами со значениями работы выхода электрона выше, чем у железа, вызывает снижение контактной разности потенциалов между эталоном и образцом. Характер изменения КРП при изменении состава стали сильно зависит от наличия легирующих элементов. Зависимость КРП от дисперсности структуры видна в обоих случаях, однако, для стали ХВГ она более ярко выражена. Проведены расчеты работы выхода электрона структур мартенсита, троостита и сорбита, полученные в результате термообработки сталей ХВГ и У10.Обсуждение и заключения. Экспериментально установлена зависимость величины контактной разности потенциалов от структуры, химического и фазового состава, рассчитана работа выхода электрона сталей марок ХВГ и У10. Данный метод более чувствителен к образцам легированной стали, чем к углеродистой. Следует заключить, что измерение контактной разности потенциалов можно использовать как неразрушающий экспресс-метод диагностики для контроля поверхностей, подвергающихся воздействию активных сред или повышенных температур.
Бесплатно
Линейно-логический алгоритм принятия решения при обработке сигналов
Статья научная
Введение. Для повышения эффективности приема и обработки дискретных сигналов в условиях дефицита априорных сведений применяют эвристический синтез. Представлен анализ алгоритма принятия решения при линейно-логической обработке дискретных сигналов в случае, если априорные данные об их параметрах неполны. Цель работы — построение и анализ эффективности линейно-логических алгоритмов.Материалы и методы. Предложены эффективные в условиях априорной неопределенности математические алгоритмы приема и обработки сигналов. Они основаны на учете структуры выбросов и превышений процессов в каналах обработки.Результаты исследования. Созданы линейно-логические алгоритмы обработки дискретных сигналов. Они основаны на учете одной, двух и более детальных характеристик выбросов или превышений случайных процессов.Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть полезны в процессе синтеза алгоритмов и устройств приема и обработки сигналов. Алгоритмы и устройства реализуемы как в аналоговом виде, так и в виде алгоритмов для ЭВМ. Созданы программы моделирования при обработке сигналов в условиях значительной априорной неопределенности информации о сигналах и о каналах их распространения.
Бесплатно
Магнитно-импульсная обработка кольцевых сварных соединений
Статья научная
Введение. В статье обсуждается использование метода магнитно-импульсной обработки, с помощью которой можно устранить и предотвратить дефекты, возникающие в кольцевых швах. Результаты исследования. Разработан метод использования магнитно-импульсной рихтовки в целях устранения деформаций, которые образуются во время сварки и за счет остаточных напряжений. Сварной шов деформируется и занимает положение, не соответствующее требованиям к изделию. В результате образуется местный изгиб, который составляет 0,5-2,0 мм, и происходит уменьшение диаметра в зоне кольцевого шва Материалы и методы. Проведен теоретический анализ и опробован практический метод исследования. Для экспериментов используем витой индуктор на раздачу и медные спутники для передачи магнитного давления. Обсуждение и заключения. Определена возможность использования магнитно-импульсной обработки для устранения и предупреждения деформаций в кольцевых швах. Это позволяет осуществить рихтовку кольцевого шва дистанционно или предварительно деформировать элементы конструкции, гарантируя перед сваркой компенсацию возможных деформаций. Целесообразно обрабатывать трубы и обечайки диаметром 100 мм с толщиной стенки 2-5 мм индуцированием токов, приемом «на раздачу».
Бесплатно
Магнитно-импульсная обработка кольцевых сварных соединений
Статья научная
В статье обсуждается использование метода магнитно-импульсной обработки, с помощью которой можно устранить и предотвратить дефекты, возникающие в кольцевых швах.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена разработке математической модели однопараметрического формообразования зубчатого изделия. В качестве примера рассмотрено формообразование боковой поверхности зубьев колеса передачи Новикова, показан характер и величины изменения погрешности формообразования по высоте зуба колеса. Целью работы являлась разработка математической модели поверхности зубьев изделий, как огибающая производящей поверхности инструмента. Выполнено расчетно-экспериментальное исследование. Полученные математические модели могут использоваться в устройствах с копирами при формообразовании боковой поверхности зубьев колеса передачи Новикова. В качестве примера рассматривается характер отклонения профиля зубьев колеса передачи Новикова с исходным контуром ДЛЗ 0,7-0,15. Материалы и методы. При построении модели и исследовании ее характеристик используется математический аппарат теории зацепления, методика расчета цилиндрических передач - авторские разработки Силича А. А. В работе предложены новые математические модели уравнений боковой поверхности зубьев изделия, образованного с помощью инструмента, осевой профиль которого совпадает с исходным контуром. В рассматриваемой модели инструмент совершает движение вдоль оси изделия при вращении последнего вокруг своей оси. В ходе исследования проведено численное моделирование для определения величины погрешности формообразования профиля изделия с помощью инструмента. Результаты исследования. Разработаны новые математические модели и программное обеспечение для численного моделирования формообразования зубчатого изделия с помощью инструмента с одним независимым параметром движения. Также разработан алгоритм определения величины погрешности отклонения реального профиля от номинального для зуба колеса передачи Новикова. Приведены решения для точного воспроизведения профиля зуба. Обсуждение и заключения. Параметрический способ аналитического описания поверхности, использованный в работе, упрощает вычисления перемещений режущего инструмента в задачах числового программного управления. Решение задачи синтеза технологии обработки поверхности деталей на металлорежущих станках предусматривает разработку описания всего процесса формообразования и требует представления поверхности детали в виде математической модели. Полученные результаты могут быть использованы в процессе создания отделочных методов обработки зубьев, при повышении качества зубчатых колес и передач, а также производительности обработки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Сопоставлены два фактора токарной обработки металлов резанием: рассеиваемая температура и мощность необратимых преобразований в материале изделия и инструмента. Статья посвящена вопросам математического моделирования их связи.Материалы и методы. Математический аппарат основан на модификации уравнения Вольтерры, которая предполагает использование двукратного интеграла. Он показывает, как выделенная ранее при резании тепловая энергия влияет на текущее состояние температуры в зоне контакта инструмента с обрабатываемой деталью. В работе помимо предложенной новой базовой математической модели использованы результаты обработки экспериментальных данных о мощности необратимых преобразований и об измеряемой температуре в зоне контакта инструмента с деталью при токарной обработке металла. Эксперименты проводились на станке 1К625 и стенде STD.201-1. В пакете Matlab была создана специализированная программа для обработки массивов информации, описывающих процессы, протекающие при резании (силы реакции, вибрации инструмента и мощность необратимых преобразований)...
Бесплатно
Статья научная
Цель работы - установить влияние металлургических свойств металлизованных окатышей и способа их подачи в ванну дуговой печи на интенсификацию нагрева и плавления железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) в шлакометаллическом расплаве агрегата. Предложен способ подачи окатышей через осевые каналы электродов, позволяющий одновременно с окатышами подавать в зону плавления ЖМО через отверстия в электродах сыпучие добавочные материалы (известь, коксик, окалину и др.). Таким образом обеспечиваются условия полного погружения дуг в образующийся вспененный шлак. Исследовано влияние оксидов железа различного фазового и химического составов на пластические свойства окатышей. Установлено, что инвариантность микроструктуры офлюсованных окатышей, в том числе фазового состава связки, определяется уровнем офлюсования и различием валентных состояний железа. Повышение эффективности плавления ЖМО достигается путем подачи в шлакометаллическую ванну окатышей с улучшенными физико-химическими и технологическими свойствами, а также добавочных материалов через осевые каналы электродов.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованиям термофлуктуационных процессов в изоляционных материалах в соответствии с теорией теплопроводности для решения задач диагностики и прогнозирования остаточного ресурса изоляционных материалов на основе цифрового регистратора, а также неразрушающего температурного метода. Целью работы является совершенствование методов неразрушающей диагностики, а именно - разработка автоматизированной системы контроля состояния изоляции и расчетно-экспериментальное исследование. Материалы и методы. Предложены математические модели, описывающие послойное распределение температуры кабельной линии в соответствии с теорией теплопроводности, использующие дифференциальное уравнение Фурье. Создан обобщенный алгоритм работы регистратора контроля параметров силовых кабельных линий (СКЛ), реализующий метод неразрушающего контроля термофлуктуационных процессов в изоляционных материалах СКЛ. Проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных характеристик распределений температуры. При этом исследовались различные нагрузочные режимы работы и функции изменения тока кабеля. Результаты исследования. Разработаны математические модели и программное обеспечение для численного моделирования температурного поля в сечении кабеля в соответствии с теорией теплопроводности, учитывающие физические свойства материалов и геометрические размеры элементов кабеля. Проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных характеристик распределений температуры. Научно подтверждена адекватность разработанной упрощенной математической модели определения температуры наиболее нагретой точки изоляции жилы кабеля на основе измеренных значений температуры поверхности силового кабеля и температуры воздуха при различных изменениях действующего значения тока кабеля. Разработан и обоснован метод исследования термофлуктуационных процессов на основе использования послойно расположенных в СКЛ температурных датчиков, позволяющий объединить в одном измерительном средстве два метода контроля: прогнозирование развивающегося дефекта изоляции и неразрушающий контроль термофлуктуационных процессов силового кабеля. Предложенная математическая модель может быть использована в качестве базовой при расчете тепловых процессов силовых кабелей в режиме реального времени, поскольку ее адекватность подтверждена экспериментальными исследованиями. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при разработке теории, методов диагностики и прогнозирования состояния изоляционных материалов в сложных распределенных системах при различных режимах работы.
Бесплатно
Метод конечных элементов в моделировании центробежно-ротационной обработки
Статья научная
Введение. В современном производстве при выполнении финишных операций важную роль играет центробежноротационная обработка в среде абразива. Основные преимущества этого метода отделочно-зачистной обработки: высокая производительность, низкая себестоимость и широкие технологические возможности. В данном исследовании рассматривается процесс взаимодействия абразивной частицы с поверхностью детали в рамках статической контактной задачи теории упругости. При этом учитывается пластическая деформация в области контакта.Материалы и методы. Абразивная частица (корунд) моделируется линейно упругим телом, модуль Юнга которого значительно больше, чем у обрабатываемого материала. Обрабатываемый материал (сталь) моделируется упруго пластическим билинейным телом с применением критерия пластичности Мизеса.Результаты исследования. Выполнено конечноэлементное моделирование рассматриваемых конструкций в CAEпакете ANSYS. Смоделирован процесс взаимодействия абразивной частицы и поверхности детали, проанализировано ее напряженно-деформированное состояние...
Бесплатно
Статья научная
Введение. При организации бурильных работ одна из основных проблем - точность и плавность опускания связок труб в шахту бурильной установки. Это зависит от многих факторов, в том числе от работы гидротормоза подъемного устройства. Цели данной работы: создание и исследование математической модели гидродинамического балласта в буровой установке. С помощью метода обратного анализа изучено влияние некоторых эксплуатационных показателей на тормозной момент гидравлического тормоза.Материалы и методы. Эксперименты проводились с использованием лабораторной установки, которая представляет собой модель гидродинамического тормоза. Его клапан закрывали при различных условиях, чтобы получить несколько значений давления с расчетом тормозного момента при подвешенном грузе определенной массы. Моделировались реальные (полевые) условия работы гидродинамического тормоза и сравнивались полученные результаты. При создании математической модели использован метод обратного анализа. Он основан на результатах экспериментальных измерений и позволяет выразить совокупность влияний отдельных переменных на тормозной момент.Результаты исследования. Создана и протестирована математическая модель гидравлического тормоза. Определена зависимость тормозного момента от давления, плотности и вязкости балластной жидкости. Влияние каждой переменной определено экспериментально, т. к. рассматриваемую зависимость нельзя представить в виде прямой связи. Методом обратного анализа получен набор значений констант, которые дают оптимальное решение. Принимая во внимание стандартный массив ошибок и минимальную стандартную ошибку, учтены статистические ошибки, допущенные во время экспериментальных измерений. Визуализирован физически приемлемый диапазон значений предложенной математической модели. С помощью базовой (нелинейной) математической модели рассчитан вспомогательный тормозной момент гидродинамического тормоза в зависимости от давления, плотности и вязкости. Установлена адекватность предложенной модели. В качестве критерия корректности использовались расчетные показатели тормозного момента. Ошибочное расхождение не превысило 6 %. Для дополнительного тестирования модели проведен расчетный эксперимент, имитирующий полевые условия.Обсуждение и заключения. Для математического моделирования гидродинамического балласта в буровой установке целесообразно использовать метод обратного анализа. Модель, предложенная в данной работе, связывает тормозной момент гидродинамического тормоза с рабочими параметрами жидкости внутри балласта: давление, вязкость и плотность. Доказана объективность модели. Предложена поправка к ней для симуляции работы тормоза в полевых условиях. Опираясь на полученные результаты, в будущих исследованиях целесообразно испытать созданную модель в полевых условиях с реальной полезной нагрузкой.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В статье рассматривается проблема нагрузки на систему электрических приводов в параллельной кинематической структуре. Описана задача разработки отказоустойчивой системы, позволяющей выполнять заданный технологический процесс при отказе одного или нескольких приводов. Цель работы - создание метода оценки текущей и дополнительной нагрузки на каждый привод механизма параллельной кинематической структуры. Решение позволяет корректировать режим эксплуатации при выполнении заданного технологического процесса без ущерба для исправных приводов.Материалы и методы. Ранее разработан метод диагностирования, который базируется на расчете и анализе коэффициентов прямых, аппроксимирующих огибающие значений коэффициентов вейвлет-преобразования сигналов тока электродвигателя с учетом характерных масштабов. Это дает возможность определить текущее техническое состояние электродвигателя и найти неисправности. Логическое продолжение данного подхода - предлагаемый метод оценки текущей и дополнительной нагрузки. Он позволяет на основе коэффициентов прямых, аппроксимирующих огибающие вейвлет-коэффициентов токового сигнала, найти текущую нагрузку на привод. Для расчета дополнительной нагрузки учитываются количество и местоположение неисправных приводов.Результаты исследования. Для каждого масштаба вейвлет-коэффициентов определены относительные коэффициенты и текущая нагрузка на каждый привод. Проверена возможность перераспределения нагрузки на два соседних домкрата, исследовано поведение системы в этом случае. Нагрузка, перемещаемая неисправным домкратом, перераспределяется на два соседних домкрата в равных долях - по 14,76 %. Общая нагрузка на приводы - 44,28 %, что безопасно для сервопривода. Нагрузка на привод четвертого домкрата не меняется (29,52 %). Приводы имеют достаточный запас надежности. Установлено, что все три режима эксплуатации допустимы для исследуемого сервопривода, не ведут к динамическим перегрузкам и преждевременному отказу.Обсуждение и заключения. Экспериментальные исследования метода оценки текущей и дополнительной нагрузки показали его адекватность и высокую эффективность. Установлено, что при отключении приводов одной из стоек механизма система выполнила перераспределение нагрузки на приводы. Таким образом удалось избежать их динамических перегрузок и преждевременного отказа. Значит, решение способно обеспечить надежное функционирование комплекса на время ремонтных работ.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследований повышения надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки. Предметом исследования является процесс формирования надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки (ОУ ЦРО), обеспечивающийся рациональным сочетанием технологических режимов и характеристик рабочей среды. Целью работы является повышение эффективности и надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки с учетом исследования возникающих отказов на основании разработки комплекса адекватных теоретических моделей процесса обработки. Получены уточненные теоретические модели формирования показателей поверхностного слоя обработанных деталей: степени и глубины упрочнения. Разработана методология аналитического прогнозирования надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки с использованием следующих показателей: коэффициент мгновенного рассеивания контролируемого параметра, коэффициент смещения контролируемого параметра, коэффициент запаса точности технологического процесса. Установлено, что технологический процесс ОУ ЦРО обеспечивает получение требуемых параметров качества поверхности детали в ходе обработки в пределах величины поля допуска в определенном интервале изменения технологических режимов и характеристик рабочих сред. Разработана методика проектирования технологических процессов ОУ ЦРО с учетом обеспечения их надежности.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Работа посвящена созданию и применению цифровых двойников на различных этапах жизненного цикла мобильных транспортно-перегрузочных канатных комплексов (мобильных канатных дорог), оборудование которых смонтировано на базе колесных или гусеничных шасси большой грузоподъемности. Целью работы является повышение безопасности использования подобных транспортных систем на основе прогнозирования в режиме реального времени потенциальных отказов. Это позволяет своевременно предотвратить наступление аварийных ситуаций.Материалы и методы. Предложена структура цифрового двойника мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса. Разработаны подходы к анализу рабочих процессов с целью предотвращения аварийных ситуаций. В их основе лежит имитационное моделирование динамики системы с использованием новых комплексных математических моделей, построенных с использованием системного подхода. Результаты исследования. Разработанная методика протестирована на базе масштабного макета мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса, созданного методами 3D-печати. Разработана математическая модель данной системы, с помощью которой построен цифровой двойник экспериментального макета. На примере случая буксования каната экспериментально показана возможность прогнозирования отказов в работе макета. Для этого сравнивалось реальное значение координаты точки подвеса груза, полученное с помощью метода обработки видеопотока, с прогнозируемым значением, вычисленным с помощью цифрового двойника. Обсуждение и заключения. Результаты исследования позволяют создать промышленный цифровой двойник мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса, смонтированного на колесных шасси высокой проходимости.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Исследованы вопросы функциональной унификации адаптивного модуля гидропривода. Впервые рассмотрены принципы самоадаптации с учетом внутренних адаптивных связей управления нагрузкой и согласованности движений на рабочем органе мобильных машин.Цель работы — создание и анализ методики функциональной унификации адаптивного модуля гидропривода. Для достижения поставленной цели решен ряд задач. Обоснован выбор технических устройств — унифицируемых адаптивных модулей гидропривода мобильных машин. Предложены методика и показатели функциональной унификации модуля. Рассмотрены внутренние связи: прямая положительная и обратная отрицательная. Показано их влияние на свойство функциональной унификации адаптивного модуля.Материалы и методы. Для синтеза и анализа показателей функциональной унификации адаптивного модуля принят метод подобия функционирования технических систем.Результаты исследования. Разработана методика проведения конструктивно-функциональной унификации модулей с самоадаптацией. Показаны возможные варианты модификации унифицируемых модулей и соответствующие им сочетания гидродвигателей, регулирующей аппаратуры и математических моделей адаптивных связей. Предложены критерии и индикаторы подобия. Выполнен анализ функциональной унификации внутренних адаптивных связей модуля с разными типами гидродвигателей и элементов дросселирования жидкости в гидросистеме. Сформулированы рекомендации проведения функциональной унификации при типизации и эксплуатации (наладке) адаптивного модуля.Обсуждение и заключения. Методика рекомендована для функциональной унификации гидравлического модуля с самоадаптацией. Она может использоваться при разработке типоразмеров модуля и в процессе его эксплуатации в качестве автономного привода или подсистемы гидропривода многофункциональной или комбинированной машины.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Толстостенные корпусные конструкции, работающие под давлением, относятся к наиболее распространённому типу сварных конструкций ответственного назначения. При нагружении названных конструкций внутренним давлением в них возникает сложное двухосное поле напряжений, которое суммируется с полями остаточных сварочных напряжений. Поэтому для выбора технологии изготовления сварных ответственных конструкций результатов, полученных при обычных одноосных испытаниях образцов, бывает недостаточно. Многообразие факторов, влияющих на работоспособность конструкций, и трудности раздельной оценки их влияния привели к необходимости максимального приближения условий эксперимента к реальным условиям работы конструкции.Материалы и методы. Испытания натурных конструкций имеют ряд достоинств, но они чрезвычайно дороги и, как правило, выявляют только одно, наиболее слабое звено, несущая способность остальных элементов конструкции остаётся невыясненной. Для испытания были использованы радиометрические установки УДИ, разработанные для разных типоразмеров образцов. Такие установки позволяют испытывать образцы различных форм и типов сварных соединений (стыковых, тавровых), изменять положение привариваемых деталей.Результаты исследований. Не отвергая результатов, полученных при испытаниях натурных конструкций в работах МВТУ им. Баумана, ДГТУ, ЦНИИ КМ «Прометей», авторы предложили основной объём исследований провести на отдельных элементах конструкций, которые отражали бы характерные особенности нагружения, технологию изготовления и условия эксплуатации. Была применена конструкция соединений «штуцер - лист», позволяющая увеличить показатели зарождения и развития разрушения до уровня основного металла.Обсуждение и заключения. Представлены схемы конструкций для получения в образцах двухосного поля растяжения или изгиба. Испытанные по предложенным схемам образцы позволяют сделать выводы о работоспособности сварных соединений в условиях, приближенных к реальной работе исследуемых конструкций. Такая схема испытаний используется исследовательскими лабораториями в нашей стране и во всем мире.
Бесплатно
Методическое обеспечение проектирования воздушно-газовой системы дирижаблей нового поколения
Статья научная
Целями настоящей работы являются: методическое обеспечение проектирования ВГС дирижаблей нового поколения; разработка практических рекомендаций по выбору геометрических и физических параметров основных элементов ВГС. В работе проанализированы функциональные возможности воздушно - газовой системы дирижаблей нового поколения. Разработана методика проектирования основных параметров ВГС многоцелевых, транспортных и высотных (в том числе стратосферных) дирижаблей применительно к адиабатическому процессу теплообмена несущего газа и воздуха в корпусе летательного аппарата с окружающей средой. Алгоритм, соответствующий предлагаемой методике проектирования, реализован и внедрен в блок «Аэростатика» модернизированного программного комплекса формирования облика дирижаблей различных типов, написанном на языке объектно-ориентированного программирования С++. Проведено исследование основных параметров ВГС дирижаблей в зависимости от их объема, высоты полета, скороподъемности и типа газа (воздух, гелий, флегматизированный водород). Представленные табличные и графические интерпретации расчетных параметров ВГС дирижаблей различного назначения в широком диапазоне их размерностей позволили обозначить практические рекомендации по выбору геометрических и физических параметров основных элементов ВГС дирижаблей и могут быть использованы авиационными специалистами при разработке перспективных образцов воздухоплавательной техники.
Бесплатно
