Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
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
Метод контроля надежности технических систем путем выявления энтропии причин их отказов
Статья научная
Введение. При конструировании на этапе проведения расчетов закладывается большой запас прочности деталей и узлов, что не исключает преждевременные отказы, имеющие случайный характер. Последствиями таких отказов являются не только экономические потери, но и угрозы безопасности людям и окружающей среде. В современной литературе недостаточно освещена тема оценки надежности машин, рассматриваемых как сложные вероятностные системы, учитывающие не только динамические параметры при эксплуатации, но и технологические процессы изготовления составных деталей системы. Поэтому для обеспечения целенаправленного управления надежностью машин, как сложных технических систем, необходимо применять принципы кибернетики. Цель данной работы — исследование метода контроля надежности технических систем путем выявления энтропии причин их отказов. Материалы и методы. Материалами для исследования послужили статистические данные отказов деталей машин, полученные путем многолетнего наблюдения за работоспособным состоянием базовых деталей подъемнотранспортных, дорожных и строительных машин. В работе применялась математическая статистика и теория вероятностей — параметрический метод оценивания надежности по упрощенному подходу, предполагающему детерминированное поведение машины как системы с заранее определенным функционированием, не зависящим от внешних обстоятельств. Значение запаса прочности принято на уровне больше единицы. Результаты исследования. Определена степень влияния неопределенности исходных значений процесса эксплуатации, конструктивных особенностей, технологии изготовления деталей машин и возникающих в них неисправностей на итоговую вероятность безотказной работы и надежность машин. Обсуждение и заключение. Анализ теории проверочных расчетов машин подтвердил соответствие полученных результатов нормативным требованиям. Проведенные исследования доказывают, что машины являются детерминированными системами, поведение которых заранее определяется расчетом. Поэтому можно утверждать, что разработанный метод контроля надежности технических систем, основанный на выявлении энтропии причин отказов, позволит устанавливать количественную и качественную взаимосвязь между конструкцией, материалом, размером, технологией изготовления деталей машин и отказами, возникающими в них.
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
Статья научная
Введение. Статья посвящена разработке технологического процесса окончательной абразивной обработки деталей из полимерных композиционных материалов с применением гибкого шлифовального инструмента. Целью исследования является снижение трудоемкости операции путем замены ручного труда на механизированный, а также повышение качества обработанной поверхности. Материалы и методы. Использован метод подготовки поверхностей деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) под склеивание путем механической абразивной обработки гибким шлифовальным инструментом. Результаты исследовани я. Проанализированы характерные особенности формирования микропрофиля поверхностей стеклопластиковых деталей после обработки гибким абразивным инструментом ручным и механическим способами. Выявлена и обоснована необходимость механизации данной операции. Описаны параметры поверхности, влияющие на формирование качественного клеевого соединения. Рассматриваются особенности конструкции гибкого шлифовального инструмента и влияние их на формирование шероховатости поверхности. Сравниваются данные микропрофиля поверхностей, обработанных шлифовальной шкуркой и лепестковым кругом при различных режимах резания. Обсуждение и заключения. Механическая обработка лепестковыми кругами может заменить операцию ручного зашкуривания деталей из полимерных композиционных материалов, существенно сократить операционное время обработки и улучшить показатели качества поверхностей деталей для склеивания.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В работе показано, каким образом природа органической компоненты в систематическом ряду одноосновных карбоновых кислот влияет на трибологические характеристики пары трения «латунь — сталь» в водных растворах. Изучена зависимость физико-механических свойств антифрикционных пленок, формирующихся при трении, от природы смазочной композиции. Цели работы: изучить возможности использования карбоновых кислот как антифрикционных компонентов смазочного материала; оценить их влияние на механические свойства сервовитной пленки, формирующейся при трении латуни по стали.Материалы и методы. Проведены трибологические исследования пары трения «латунь — сталь» на машине трения торцевого типа АЕ-5. Параметры шероховатости сервовитной пленки определялись с помощью оптической профилометрии. Микрогеометрия и структура объекта на наноуровне исследовались с помощью атомно-силовой микроскопии. Механические характеристики антифрикционной пленки изучали с помощью инструментального наноиндентирования.Результаты исследования. Изучены трибологические характеристики трибосопряжения «латунь — сталь» и физико-механические характеристики сервовитной пленки, формирующейся при трении в системе «латунь — водный раствор карбоновой кислоты — сталь». Установлено, что при увеличении длины углеводородного радикала коэффициент трения снижается. Обнаружены размерные эффекты в механических и трибологических свойствах сервовитной пленки, формирующейся на поверхности фрикционного взаимодействия в водных растворах карбоновых кислот.Обсуждение и заключения. Результаты исследования показывают, что при фрикционном взаимодействии на поверхности трения в водных растворах карбоновых кислот формируется наноструктурная сервовитная пленка, резко снижающая коэффициент трения. Ее физико-механические и трибологические параметры зависят от состава модельной смазочной среды. Определено, что локальные физико-механические свойства зависят от способа получения сервовитного слоя, нагрузки и размера зоны деформирования. Полученные результаты могут быть использованы при разработке смазочных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является повышение эффективности управления транспортными средствами, поэтому помимо синтеза модели приведен пример анализа динамики современного пассажирского электровоза ЭП10. В качестве предмета работы выступают математические модели, отражающие динамику вертикального движения транспортного средства с учетом нелинейного преобразования углового движения колеса в поступательное движение центра масс колеса. Рассматривается контакт колеса и дороги. Представлен синтез модели, отражающей динамику вертикальных колебаний транспортного средства. От известных моделей приведенная в данной статье отличается тем, что в ней учтена динамика углового движения. Таким образом, полученная модель связана с координатами состояния углового движения колеса. Результаты анализа представлены фазовыми портретами, отражающими динамику вертикального движения центра масс колеса, а также динамику вертикальных колебаний кузова. Полученные результаты позволяют сделать следующий вывод. Существует связь между динамикой вертикального и углового движения в транспортном средстве. Как следствие, скорость углового движения влияет на длину площадки контакта колеса с дорогой (рельсом). Результаты могут быть применены при синтезе систем управления транспортными средствами, учитывающих выявленную связанность.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время в России принят курс на создание интеллектуальных машин и оборудования. Это относится и к мобильным технологическим машинам дорожно-строительного и коммунального назначения. Поэтому проектирование и создание такого вида исполнительных устройств с функцией самоадаптации является актуальной задачей.Материалы и методы. Представлено устройство, оснащённое гидроприводом с самоадаптацией по нагрузке и согласованием кинематических и силовых параметров главного движения и движения подачи рабочего органа установки для бурения породы. Для исследования и проектирования устройства на основе методов математического моделирования гидропривода и адаптивных систем предложена математическая модель, разработанная с использованием основ теории объёмной жёсткости гидравлических систем. Это позволяет максимально точно описать влияние динамических свойств гидравлической системы (сжимаемость рабочей жидкости, упругие свойства трубопроводов, рукавов высокого давления, гидравлических аппаратов) на динамические свойства системы в целом.Результаты исследования. Математическая модель для устройства с самоадаптацией включает подмодели адаптивных связей, взаимосвязи силовых, кинематических и технологических параметров бурения породы, а также математическое описание движения элементов системы. Решение полученной математической модели производилось в среде программного обеспечения динамического моделирования технических систем SimInTech. В результате получены общие зависимости адаптивной системы от конструктивных параметров и технологических условий функционирования.Обсуждение и заключение. Математическая модель представленного устройства показывает принципиальную возможность реализации принципа самоадаптации по нагрузке при внешних и внутренних возмущающих воздействиях в процессе работы. Полученные результаты могут использоваться при проектировании адаптивных систем другого технологического оборудования, например, для глубокого сверления заготовок с переменными свойствами по глубине.
Бесплатно
Моделирование динамики пассажирской кабины транспортной системы "канатное метро"
Статья научная
Введение. Представлены материалы по исследованию возможностей использования пассажирских канатных дорог (ПКД) в условиях сильно урбанизированной городской среды. Статья посвящена вопросам разработки математических моделей для проектирования и моделирования рабочих процессов перспективной транспортной системы «Канатное метро». Представленная транспортная система существенно отличается от традиционной ПКД, причем для ее успешного проектирования разработана математическая модель оценки эксплуатационной нагруженности основных элементов. Также авторами предложена математическая подмодель пассажирской кабины канатного метро, которая в дальнейшем будет интегрирована в состав комплексной математической модели системы. Целью работы являлось исследование колебаний пассажирской кабины при ее движении вдоль участка транспортной системы. Материалы и методы. Предложена новая математическая модель, описывающая колебания пассажирской кабины и элементов ее подвески. Данная модель будет интегрироваться в состав комплексной математической модели транспортной системы, используя часть ее выходных параметров. Проведено численное моделирование движения кабины. Выведенные уравнения представляют собой математическую модель для исследования динамики маятниковых колебаний пассажирской кабины перспективной транспортной системы «Канатное метро». В данной работе интегрирование уравнений выполнено методом Рунге-Кутта в программном комплексе собственной разработки. Результаты исследования. Разработаны новые математические модели и программное обеспечение для численного моделирования. Продемонстрировано влияние демпферных устройств на величину максимальных колебаний пассажирской кабины при движении. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и моделировании рабочих процессов, оптимизации элементов транспортной системы. Доказано, что демпфирующее устройство снижает амплитуду колебаний, которые после окончания переходного процесса стабилизируются на более низких значениях (0,3-0,5 градуса). В дальнейшем необходима интеграция разработанной математической модели в комплексную модель исследуемой системы с целью уточнения полученных выводов.
Бесплатно
Моделирование динамики пассажирской кабины транспортной системы «Канатное метро»
Статья научная
Представлены материалы по исследованию возможностей использования пассажирских канатных дорог (ПКД) в условиях сильно урбанизированной городской среды. Статья посвящена вопросам разработки математических моделей для проектирования и моделирования рабочих процессов перспективной транспортной системы «Канатное метро». Представленная транспортная система существенно отличается от традиционной ПКД, причем для ее успешного проектирования разработана математическая модель оценки эксплуатационной нагруженности основных элементов. Также авторами предложена математическая подмодель пассажирской кабины канатного метро, которая в дальнейшем будет интегрирована в состав комплексной математической модели системы. Целью работы являлось исследование колебаний пассажирской кабины при ее движении вдоль участка транспортной системы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена моделированию динамических процессов рычажной передачи тормозной системы пассажирского вагона в процессе торможения на участке пути, имеющему неровности.Цели работы: разработка модуля контакта «тормозная колодка рычажной передачи - рабочая поверхность колеса» в полноразмерной компьютерной модели пассажирского вагона в программном комплексе «Универсальный механизм»; компьютерное моделирование рабочего режима торможения от 50 до 32 км/ч, с учетом вертикальных и горизонтальных неровностей рельсовых нитей пути, для определения закономерностей изменения продольного ускорения тормозной колодки и ее углового ускорения. Предмет исследования - силовое взаимодействие элементов и динамические процессы в рычажной передаче тормозной системы пассажирских вагонов.Материалы и методы. В программный комплекс «Универсальный механизм» предложен новый модуль контакта «тормозная колодка рычажной передачи - рабочая поверхность колеса», который позволил определить продольные и угловые ускорения тормозной колодки рычажной передачи пассажирского вагона...
Бесплатно
Моделирование интегрального показателя качества автомобиля
Статья научная
Введение. Работа посвящена сравнению и оценке качества легковых автомобилей с использованием математического моделирования интегрального показателя качества. Цели работы:• разработка метода математического моделирования интегрального показателя качества;• составление поэтапной последовательности оценки качества;• анализ наиболее распространенных на отечественном рынке марок легковых автомобилей;• подведение итогов и обоснование полученного результата.Материалы и методы. Предложена последовательность моделирования интегрального показателя качества. Проведено численное моделирование на примере шести марок легковых автомобилей, наиболее распространенных на отечественном рынке.Результаты исследования. Разработан метод моделирования интегрального показателя качества. Описана поэтапная последовательность проведения анализа. Предложена аддитивная форма определения интегрального показателя качества, позволяющая объединять в процессе сравнения единичные, не связанные между собой показатели качества в комплексный показатель.Обсуждение и заключения. Представленные предложения могут быть использованы при оценке и диагностике конкурентоспособности не только автомобилей, но и других товаров, обладающих большим набором независимых друг от друга показателей качества.
Бесплатно
Статья научная
Предметом настоящего исследования является многомерный анализ процесса пневмосепарации соломистого вороха с заданным фракционным составом, поступающего на очистку после барабанного разрушителя. Цель работы - выявление закономерностей процесса пневмосепарации соломистого вороха тремя пневмоканалами при вариации кинематических параметров пневмосепараторов. Метод исследования - аналитическое моделирование. Оценено влияние на процесс сепарации вероятностных характеристик подачи гетерогенного вороха, распределения скоростей воздушного потока по ширине пневмосепараторов и плотностей вероятности скоростей витания компонентов вороха. Рассмотрен процесс пневмосепарации вороха на каждом участке пневмоканала. С этой целью использовались математические выражения, усредняющие показатели пневмосепарации последовательно функционирующих трех пневмоканалов и стохастическая квазистатическая математическая модель процесса функционирования пневмосепаратора с тремя последовательными пневмоканалами. Приведены результаты параметрического синтеза пневмосепаратора, технологические показатели его функционирования. Показаны долевые составляющие компонентов вороха и их процентные доли в каждой выделенной фракции. Выявлена возможность пневмосепарации измельченного соломистого вороха на задаваемые фракции при заданной производительности 0,6-0,7 кг/м∙с. Установлено, что при рациональном функционировании пневмосепаратора содержание соломы в деловой фракции - 97,03 %. При этом содержание зерна минимально (0,03 %), минеральные примеси отсутствуют. Выявлено, что пневмосепаратор с тремя последовательными пневмоканалами достаточен для сепарации измельченного соломистого вороха с задаваемыми агропоказателями.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является исследование электродинамических процессов в частотно-управляемом электроприводе (ЧУЭП) методом математического моделирования - в частности, в режиме двухтокового динамического торможения с учетом 5-й и 7-й гармоник тока статора асинхронного двигателя (АД). Приведены особенности формирования автономным инвертором напряжения (АИН) низких частот (0,2-15 Гц) тока статора АД, сопровождаемого дополнительными потерями электроэнергии в ЧУЭП и появлением пульсирующих моментов на валу АД, вызывающих неравномерность движения исполнительного механизма (ИМ) рабочего органа (РО) технологической машины (ТМ) в зоне малой скорости и усложняющих их позиционирование в заданное положение. При неоднозначности сил трения в звеньях подвижности ИМ РО и наличии пульсирующих моментов на валу АД реализовать программное торможение ЧУЭП без коррекции закона движения достаточно трудно. Для решения этой проблемы в ЧУЭП авторы предлагают, во-первых, использовать пространственно-векторную широтно-импульсную модуляцию (ПВ ШИМ) с m-кратной подмодуляцией несущей частоты (НЧ) и без подмодуляции в режиме торможения АД. Во-вторых, целесообразно применить (кратковременно в зоне малой скорости) принцип вибрационной линеаризации для снижения коэффициента трения К до пониженного значения (Кэф) в звеньях подвижности ИМ РО за счет микровибрации ротора АД, обусловленной 5-й и 7-й гармониками тока статора. Таким образом, работа по моделированию ЧУЭП (в программном пакете Matlab + Simulink) позволила уточнить влияние 5-й и 7-й гармоник тока статора АД на возможность программного осуществления двухтокового режима динамического торможения ЧУЭП при снижении общих потерь электроэнергии в зоне малой скорости движения ИМ РО. Кроме того, была подтверждена возможность применения в типовых схемах АИН - АД предлагаемых решений электроприводов мехатронных и робототехнических систем широкого назначения с повышенными требованиями к позиционированию.
Бесплатно
