Машиностроение. Рубрика в журнале - Инженерные технологии и системы
Повышение эффективности солнечных электростанций
Статья научная
Введение. Актуальной научной проблемой является повышение эффективности использования солнечной энергии в солнечных электростанциях. Цель работы - исследование методов повышения эффективности солнечных электростанций. Материалы и методы. Рассмотрены солнечные электростанции на основе модулей с двухсторонней рабочей поверхностью. Отражение солнечного излучения от земной поверхности обеспечивает увеличение производства электрической энергии на 20 % по сравнению с модулями, имеющими рабочую поверхность с одной стороны. Возможно повышение эффективности использования солнечной энергии путем увеличения годового производства электрической энергии за счет создания равных условий для использования солнечной энергии фронтальной и тыльной поверхностями двухсторонних солнечных модулей. Результаты исследования. В статье представлена солнечная электростанция с зеркальными отражателями на горизонтальной поверхности с вертикальным расположением двухсторонних солнечных модулей; солнечная электростанция с отклонением двухсторонних солнечных модулей от вертикального положения; солнечная электростанция с зеркальными отражателями на южном склоне холма с углом в наклона склона к горизонту. Приведены формулы расчета размеров отражателей солнечной энергии в меридиональном направлении, ширины отражателей солнечной энергии, угла наклона солнечных модулей к горизонтальной поверхности. Представлены результаты компьютерного моделирования параметров солнечной электростанции, работающей в окрестностях г. Луксора (Египет). Обсуждение и заключение. Показано, что производство электроэнергии в пределах мощности в 1 кВт принимает пиковое значение для вертикально ориентированных двухсторонних солнечных модулей с горизонтальными отражателями солнечного света при коэффициенте использования установленной мощности 0,45. Когда солнечное излучение становится параллельным плоскости вертикально расположенных модулей, наблюдается снижение выхода электроэнергии. Предложенная конструкция позволяет выравнивать и увеличивать выход электроэнергии в период максимума солнечной радиации. Вертикально ориентированные модули надежны и удобны в эксплуатации при максимальной экономии пространства между модулями. Ключевые слова: солнечная энергия, солнечный модуль, отражатели солнечной энергии, электроэнергия, солнечное излучение, отражатели солнечного излучения, коэффициент использования установленной мощности
Бесплатно
Повышение эффективности шлифования ёлочных замковых соединений лопаток турбокомпрессоров
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы повышения шлифования ёлочных замковых соединений лопаток турбокомпрессоров. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований эффективности мощности шлифования профиля лопаток турбокомпрессора дизеля. Отмечается, что при шлифовании ЕЗС с непрерывной правкой кругов алмазными роликами при встречном направлении вращения кругов и роликов шероховатость обработанной поверхности и волнистость снижаются, а производительность труда и стойкость инструмента возрастают по сравнению с попутным направлением вращения кругов и роликов. Результаты работы, отраженные в статье, внедрены в виде технологии финишной абразивной обработки и программного обеспечения в ОАО «Пензадизельмаш» и ОАО «СКБТ» (г. Пенза), применение которых позволило повысить показатели качества рабочих поверхностей деталей.
Бесплатно
Постпроцессор системы ЧПУ «Маяк 600Т» для CAM-приложения «Модуль ЧПУ токарная обработка»
Статья научная
В этой статье описывается метод пост-обработки, который обеспечивает эффективную возможность включения машинных циклов в NC-программы. Мы рассмотрели возможность автоматизированного разбиения допуска механической обработки на геометрические фигуры машинных циклов.
Бесплатно
Применение новых технических решений в конструировании термоэлектрических систем
Статья научная
Введение. В статье представлен анализ применения полупроводников при конструировании устройств, которые работают с использованием возобновляемых источников энергии; показано, что особый интерес проявляется к системам, работающим на основе термоэлектрической энергии. Задача исследования заключается в расширении спектра применения термоэлектрических систем. Показано, что для преобразования рассеянной тепловой энергии в другой вид энергии целесообразно и эффективно использовать системы, созданные с помощью термоэлектрических элементов. Материалы и методы. Исследования проводились в Научно-исследовательской лаборатории современных нагревательных приборов ФГБОУ ВО «ИРНИТУ». Были изготовлены образцы термоэлектрических модулей с использованием толстопленочной технологии. Сравнивалась эффективность работы термоэлектрического модуля классического вида с радиаторами охлаждения и запатентованной авторами конструкции термоэлектрического модуля с пространственной ориентацией сторон теплообмена. В качестве термоэлектрического материала использовался теллурид висмута (Bi2Te3); показания напряжения и тока термоэлектрических модулей фиксировались универсальным цифровым прибором В7-28; показания температуры теплоносителя и нагревательных элементов измерялись термопарами и фиксировались с помощью приборов ТРМ 151 и программного комплекса фирмы «ОВЕН». Токовая нагрузка во время проведения экспериментов была постоянной и составляла 1А; корректировка осуществлялась постоянными резисторами марки МЛТ-1. Результаты исследования. В статье приводятся результаты исследования термоэлектрических модулей с поддержанием постоянной температуры на одной стороне модуля и заданием градиента температуры в диапазоне от +50 °С до 190 °С на другой. Детально рассматривается взаимное влияние теплопередающих сторон в процессе длительной эксплуатации при различных конструкциях термоэлектрических модулей. Обсуждение и заключения. Толстопленочная технология - одно из направлений по удешевлению производства термоэлектрических модулей и увеличению эффективности их работы. Исследования в данной области целесообразно проводить в направлении разработки конструкций термоэлектрических модулей и технологий по их изготовлению. Использование толстопленочной технологии изготовления термоэлектрических модулей дает возможность полностью удалить взаимное влияние горячей и холодной сторон, а также увеличить площадь рассеивания тепла в очень широких пределах.
Бесплатно
Проблема мониторинга и балансировки аккумуляторных батарей транспортных средств
Статья научная
Применение электрохимических накопителей энергии с каждым годом становится все более распространенным, в связи с чем к ним предъявляются новые требования по увеличению времени питания электрооборудования. В ряде случаев аккумуляторные батареи (АБ) выполняют функции основной электросиловой установки, работающей на соответствующей резервируемой нагрузке и электроприводе транспортного средства. В статье рассматриваются особенности применения АБ в составе электрооборудования мобильной сельскохозяйственной техники. При создании АБ высокой емкости путем соединения нескольких аккумуляторов в последовательные и параллельные цепи возникает ряд особенностей, связанных с разбросом параметров отдельных элементов. Материалы и методы Объектом исследования являются способы и средства мониторинга и балансировки АБ, при которых они соединены последовательно и отсутствует возможность или целесообразность их рассоединения для индивидуальной балансировки. При разработке методов и устройств использовались общеинженерные подходы. Результаты исследования Для обеспечения максимального срока эксплуатации АБ было необходимо определить параметры, негативно влияющие на ее энергетические характеристики и срок службы. В ходе исследований была установлена необходимость применения устройств мониторинга и регулирования состояния аккумуляторных батарей, позволяющих решить проблемы расхождения емкостей, внутренних сопротивлений и токов утечки отдельных аккумуляторов. Немаловажным показателем, который следует контролировать при эксплуатации АБ, является его температура. Для обеспечения равномерного заряда отдельных ячеек, независимо от разброса их параметров, совместно с системами мониторинга необходимо применять также системы балансировки АБ. Обсуждение и заключения Существуют различные варианты построения АБ, каждый из которых обладает определенными достоинствами и недостатками. В статье приведены примеры пяти систем выравнивания напряжения на отдельных ячейках АБ; определены критерии выбора тока для пассивного способа балансировки с помощью шунтирующих резисторов, а также приведена схема его улучшенного варианта; рассмотрены основные достоинства и недостатки активных методов балансировки; обоснована целесообразность применения активной и пассивной балансировки во время разряда АБ. Сравнительный анализ методов выравнивания напряжения на ячейках аккумуляторных батарей выявил проблемы конденсаторного способа балансировки, решение которых позволит оптимизировать его для электрооборудования мобильной сельскохозяйственной техники.
Бесплатно
Проектирование структуры технологических процессов на основе синтеза
Статья научная
Введение. Процесс автоматизации проектирования структуры технологических процессов достаточно сложен в виду множества разработанных, но слабо формализованных правил проектирования и динамичности схем их применения. Вследствие этого разработанные в настоящее время системы используют эвристические алгоритмы формирования структур. Целью работы является повышение уровня проектирования структуры технологических процессов на основе синтеза при решении задачи выбора конструкторско-технологических баз. Материалы и методы. В основе полученных научных результатов лежат фундаментальные положения теории базирования, технологии машиностроения, теории графов, теории моделей, методологии проектирования ТП механической обработки, логики предикатов и исчисления высказываний. Результаты исследования. Установлены связи между параметрами структуры технологических процессов и выбором конструкторско-технологических баз. Описана математическая постановка задачи оптимизации выбора конструкторско-технологических баз при решении задачи на графе и выбором конструкторско-технологических баз. Описана математическая постановка задачи оптимизации выбора конструкторско-технологических баз при решении задачи на графе. Обсуждение и заключения. Задачи, решенные в данной статье, позволяют сделать шаг к повышению уровня проектирования структуры технологических процессов на основе синтеза при выборе конструкторско-технологических баз. Реализация в системах автоматизированного проектирования технологических процессов описанной в статье задачи позволит повысить общий уровень автоматизации проектирования данных процессов проектирования структуры технологических процессов на основе синтеза при выборе конструкторско-технологических баз. Реализация в системах автоматизированного проектирования технологических процессов описанной в статье задачи позволит повысить общий уровень автоматизации проектирования данных процессов.
Бесплатно
Проектирование электромобиля-трайка на базе параметрических CAD/CAE-моделей
Статья научная
Введение. Национальные технологические инициативы, направленные на разработку и внедрение в инженерную практику средств High-Tech и основанные на концепции «Индустрия 4.0», требуют соответствующих технических решений для всех этапов жизненного цикла изделия от проектирования до утилизации. Реализация концепции предполагает формирование технологических групп и рынков по разным направлениям, в частности Auto.Net. При этом стадия проектирования изделия является базовой и должна быть реализована в форме, обеспечивающей весь жизненный цикл изделия на принципах этой концепции. Материалы и методы. В статье представлена методика и результаты проектирования электромобиля-трайка в среде интегрированных CAD/CAE-систем. Процесс проектирования представляет собой разработку цифровых параметрических моделей разного типа и уровня по принципу сверху-вниз и снизу-вверх. Параметрические свойства моделей обеспечивают возможности эффективной многовариантной разработки проектных решений, включая конструирование, анализ, оптимизацию. Проектные решения разработаны в среде CAD/CAE/CAM/PDM/PLM SolidWorks (Motion, Simulation). Результаты исследования. Результатами исследования являются рациональные траектории проектирования конструкций рассматриваемого класса в среде SolidWorks, а также проектное решение электромобиля-трайка в виде системы интегрированных параметрических моделей, включая 3D-модели деталей и сборок, модели теоретической механики, конечно-элементные модели для решения задач механики деформируемого твердого тела в виде линейной и нелинейной статики, линейной и нелинейной динамики. Для наглядности приводятся видеоролики, иллюстрирующие полученные результаты. Обсуждение и заключение. В исследовании представлена траектория проектирования электромобиля-трайка, основанная на корректной постановке задач проектирования и предусматривающая рациональный выбор средств, инструментов и технологий из штатного функционала SolidWorks. Траектория проектирования обеспечивает как эффективное решение задач проектирования, так и оценку адекватности полученных результатов. В части возможной перспективы этой работы следует указать решение оптимизационных задач по различным критериям эффективности проекта, разработку интегрированной (цифровой и натурной) модели электромобиля-трайка, в цифровой части отвечающей требованиям, предъявляемым к цифровым двойникам. При этом двунаправленные ассоциативные связи между виртуальной и натурной составляющими интегрированной модели позволят решить ряд дополнительных задач: контроль точности цифровых моделей, наделение цифровой модели синергетическими свойствами, планирование траектории движения и беспилотное управление на принципах IoT (интернета вещей).
Бесплатно
Прототип беспилотного электромобиля на базе конструктора Bigo.Land
Статья научная
Введение. Современное электромобилестроение активно развивается по многим направлениям. Разработка и реализация проектного решения для электромобиля являются актуальными задачами, включающими в себя множество частных взаимосвязанных исследовательских, конструкторских и технологических задач. В данной статье рассматривается прототип электромобиля, реализующий проектное решение, основанное на комбинированном управлении, включающем в себя ручное, дистанционное и программное управление. Цель исследования. Разработать и реализовать проектное решение для прототипа электромобиля с системой комбинированного управления в ручном, дистанционном (по радио) и беспилотном режимах с возможностью для пилота легко и безопасно менять режим управления. Материалы и методы. В качестве методов и инструментов решения поставленной задачи используются современные методы моделирования и проектирования, основанные на интегрированном подходе, предполагающем разработку виртуальных (CAx) и натурных моделей, построенных на базе конструктора Bigo.Land и ArduPilot. Результаты исследования. Результатом исследования является интегрированная модель прототипа электромобиля в целом и, в частности, натурная модель, CAx-модели, система управления, обеспечивающая комбинированное дистанционное, программное и ручное управление. Компоненты (натурные и виртуальные) интегрированного объекта связаны этой же системой управления. Обсуждение и заключение. Разработанная интегрированная программно-аппаратная модель прототипа электромобиля, система траекторного управления и результаты анализа этой модели обеспечивают функционал комбинированной системы управления электромобилем и могут быть использованы разработчиками и производителями данного вида техники.
Бесплатно
Прочностной расчет корпуса шестеренного насоса с использованием SolidWorks Simulation
Статья научная
В статье анализируется конструкция корпуса шестеренного насоса с использованием расчета на статическую прочность, учитышающего конкретные условия и режимы эксплуатации. Прочностные расчеты проводились с помощью метода конечных элементов, реализуемого системой автоматизированного проектирования SolidWorks Simulation. Для определения прочности корпуса использовались его твердотельная и конечно-элементная модели с наложенными граничными условиями, выявленными на основе анализа конструкции и расчета силовых зависимостей, действовавших в процессе работы насоса. Представлены эпюры напряжений и коэффициента запаса прочности, позволяющие оценить прочность детали и выработать рекомендации по созданию более рациональной конструкции корпуса в конкретных условиях эксплуатации.
Бесплатно
Разработка обучаемого классификатора состояний с множеством моделей распознавания образов
Статья научная
Введение. Необходимость классификации состояний рельсовых линий в условиях воздействия на чувствительный элемент датчика информации значительных возмущающих факторов с гарантированным обеспечением качества классификации при необходимой длине рельсовых линий участка контроля формирует задачу создания классификатора с расширенными функциональными возможностями. Для этого используются многомерные образы состояний с множеством информативных признаков, обучающих процедур моделей классификации. Применение классического принципа классификации с единственной моделью приводит к чрезмерному усложнению алгоритма группирования с невысокой точностью из-за неверного решения системы условных уравнений при многомерной аппроксимации многочленами Эрмита. Материалы и методы. Для решения поставленной задачи рассмотрены принципы сокращения размерности признакового пространства, процедуры обучения классификатора состояний с многомерными образами, выбора решающих правил классификации с иерархической группировкой классов, а также формирования множества моделей различной степени сложности, обученных решением несовместной системы уравнений. Благодаря применению в качестве моделей многочленов Эрмита в работе получены модели классификаторов состояний рельсовых линий различной степени сложности, используемые в адаптивном алгоритме. Результаты исследования. В статье представлены результаты формирования 57 моделей классификаторов с использованием многочленов Эрмита с признаками (аргументами) по 2, 3, 4, 5, 6. В качестве примера показана процедура формирования моделей с 2-6 признаками. Результаты исследований показали, что с увеличением количества признаков качество классификации улучшается, как при делении пространства состояний на несколько классов. Обсуждение и заключение. Результаты проведенных исследований подтверждают реализуемость принципа классификации состояний рельсовых линий множеством моделей классификации и алгоритм рекуррентного повышения сложности классификации путем использования модели повышенной сложности. Критерием предъявления новой, более сложной модели является несовпадение результатов вычисления класса i-й моделью и реальным классом, в котором находится рельсовая линия в рассматриваемый момент времени.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена разработке устройства для оценки технического состояния объемных гидроприводов отечественного и зарубежного производства в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Материалы и методы. В работе использованы положения теоретической механики, теории гидрогазодинамики и основные принципы создания механизмов и машин. Для оценки технического состояния объемных гидроприводов применен метод гидравлического нагружения гидромотора. Достоверность результатов подтверждена экспериментальной реализацией стенда с гидравлическим нагружающим устройством. Результаты исследования. Разработана и готовится к реализации новая конструкция стенда с гидравлическим нагружающим устройством для оценки технического состояния широкой номенклатуры объемных гидроприводов отечественного и зарубежного производства в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Отличительной особенностью разработанного стенда является использование метода гидравлического нагружения, при котором крутящий (тормозной) момент на валу испытуемого гидромотора создается при помощи гидромашины. Стенд состоит из блоков обработки и измерения данных. В основе блока обработки данных лежит многофункциональная плата сбора данных, соединенная с персональным компьютером. В структуру блока измерения данных входят частотный преобразователь, соединенный с электродвигателем, приводной вал для подключения к нему вала испытуемого гидронасоса, гидравлическая система, имеющая гидробак, линии всасывания, управления, слива, дренажа, нагнетания и реверсивные дроссели-расходомеры, установленные в линиях нагнетания и соединенные с гидронасосом и гидромотором, нагружающее устройство с реверсивным гидронасосом, приводной вал которого муфтой соединен с валом испытуемого гидромотора. Дополнительно реверсивные дроссель-расходомеры через специальные порты и электрические линии соединены с платой сбора данных. Разработанный стенд позволяет оценить техническое состояние наиболее распространенных моделей объемных гидроприводов, используемых в современной сельскохозяйственной и дорожно-строительной технике. Стенд характеризуют энергоэффективность, простота конструкции и низкая стоимость при лучших технических характеристиках, что обеспечивает его высокую конкурентоспособность. Обсуждение и заключение. Разработанная конструкция стенда с гидравлическим нагружающим устройством позволяет реализовать методику динамических испытаний предприятий-изготовителей и с высокой точностью оценить техническое состояние объемных гидроприводов отечественного и зарубежного производства в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров. Дальнейшее усовершенствование эффективности оценки технического состояния объемных гидроприводов видится в разработке специализированного программного обеспечения для обработки и анализа результатов испытаний в режиме реального времени.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Характеристики дизельного топлива, включая его химический состав и физико-химические свойства, напрямую коррелируют с экологическими аспектами работы двигателя. Они определяют интенсивность образования сажи в процессе сгорания и объем ее выбросов в атмосферу с отработавшими газами. При эксплуатации двигателя с альтернативным биотопливом на разных нагрузочных и скоростных режимах условия горения топлива в цилиндре дизеля изменяются в зависимости от параметров впрыскивания и распыливания, размера капель, что приводит к модификации характеристик сажевыделения. Актуальность научного исследования процесса сажеобразования в дизельных двигателях, работающих на биотопливе, обусловлена его непосредственным влиянием на эффективность сгорания, уровень токсичных выбросов, а также на экономические и экологические характеристики двигателя. Цель исследования. Изучить влияние метанола и метилового эфира рапсового масла на образование сажи и уменьшение дымности отработавших газов дизельного двигателя. Материалы и методы. Адекватность и современность методов обработки опытных данных подтверждается экспериментальными исследованиями и аналитическими зависимостями. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с ГОСТ 18509-88, отбор проб для определения дымности отработавших газов – ГОСТ 24028-2013, ГОСТ 17.2.2.02-98, ГОСТ Р 41.24-2003. Показатели процесса сгорания определялись по методике Центрального научно-исследовательского дизельного института, расчетные характеристики сажи по методике Центрального научно-исследовательского дизельного института, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и программам Вятского государственного агротехнологического университета. Результаты исследования. Изучена морфология и микроструктура агрегатных сажевых частиц. Рассмотрены физико-химические характеристики применяемых в дизельном двигателе топлив. На основных эксплуатационных нагрузочных и скоростных режимах дизельного двигателя, работающего на метаноле и метиловом эфире рапсового масла, получены значения дымности отработавших газов, определены температуры в зонах образования и выгорания сажи, количество и диаметр частиц сажи, массовое содержание и концентрация сажи. Получены их максимальные значения с определением соответствующего им угла поворота коленчатого вала. Успешно осуществлено полное замещение стандартного нефтяного дизельного топлива в дизельных двигателях метанолом и метиловым эфиром рапсового масла. Обсуждение и заключение. Подтверждается возможность полного замещения штатного топлива в дизельном двигателе метанолом и метиловым эфиром рапсового масла с существенным снижением дымности отработавших газов. Полученные расчетные значения концентрации сажи в цилиндре соответствуют актуальным теоретическим моделям, описывающим процессы внутри цилиндра, и находят подтверждение в экспериментальных данных по измерению дымности отработавших газов. Дальнейшие направления исследований могут включать адаптацию используемого альтернативного топлива и оптимизацию системы топливоподачи дизельного двигателя для достижения минимально возможного уровня дымности отработавших газов.
Бесплатно
Совершенствование конструкции дисковой бороны для ягодников
Статья научная
Введение. Снижение дальности отброса почвы в кустовую и прикустовую зоны, а также поддержание выровненной поверхности междурядий ягодных культур являются актуальными научными проблемами. Цель статьи. Определение основных параметров процесса взаимодействия сферического диска с переувлажненной почвой и разработка на этой основе технического решения, позволяющего уменьшить дальность отброса почвенной ленты в условиях междурядий ягодных культур. Материалы и методы. Объект исследования - садовая дисковая борона, снабженная защитным щитом, смонтированным перед крайним диском передней батареи орудия. Предмет исследования - процесс взаимодействия крайнего диска передней батареи бороны с переувлажненной почвой в ягодниках. Оптимизационными параметрами при проведении полевых экспериментов были выбраны длина щитка и его пространственная ориентация. Оценку качества обработки междурядий ягодников производили профилированием их поверхностей. Результаты исследования. По результатам теоретических исследований установлено, что угол наклона защитного щитка в горизонтальной плоскости должен находиться в пределах 53-54°, а по направлению к движению бороны - 50-58°. Результаты полевых экспериментов подтвердили теоретические предпосылки. Установлено, что полностью исключить боковой отброс почвы за пределы ширины захвата орудия позволяет только защитный щиток, длина которого составляет 450 мм, а угол установки - 50°. Кроме того, при этих параметрах обеспечивается устойчивая работа дискового орудия практически при любой влажности и засоренности междурядий ягодных кустарников. Обсуждение и заключение. Использование модернизированного почвообрабатывающего орудия позволило исключить отброс почвы в кустовую зону, увеличить скорость движения агрегата на 25 %.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты исследований финишной обработки поверхностей поршней из алюминиевых сплавов. Показано, что бесцентровое шлифование и полирование перед покрытием поверхности сплавом никель-фосфор обеспечивает хорошую прочность сцепления сплава с алюминиевой основой, а дальнейшее химическое никелирование и полирование эластичными кругами сплава повышает износостойкость и коррозионную стойкость покрытия. Полученные результаты внедрены в виде технологии химического осаждения и финишной абразивной обработки защитно-декоративного покрытия сплава никель-рений-фосфор в ООО Объединение «Компрессор» (г. Пенза), что позволило повысить износостойкость и коррозионную стойкость рабочих поверхностей деталей. Экономический эффект от внедрения разработки достигнут путем увеличения ресурса работы в 1,3-1,5 раза.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Проблема коррозионного разрушения рабочих органов сельскохозяйственных машин в период межсезонного хранения остается актуальной из-за неэффективности традиционных методов консервации. Решение этой проблемы необходимо для снижения материальных потерь, увеличения срока службы техники и обеспечения бесперебойности сезонных полевых работ. Цель исследования. Теоретическое и экспериментальное обоснование применения тетраборфосфатов щелочных металлов и аммония в качестве высокоэффективных ингибиторов коррозии для защиты стали 65Г. Материалы и методы. Объектом исследования является сталь 65Г, из которой изготавливают рабочие органы сельскохозяйственных машин. Ингибирующее действие синтезированных тетраборфосфатов лития, натрия, калия и аммония оценивали гравиметрическим (по ГОСТ 9.908–85, весы ВЛА-200 г-М), электрохимическим (потенциостат П-5848, трехэлектродная ячейка) и коррозионно-усталостным (база испытаний 2 · 106 циклов) методами в 3 %-м растворе NaCl. Результаты исследования. При добавлении тетраборфосфата калия в 3 %-й раствор NaCl скорость коррозии стали 65Г составила 4,2 · 10–3 г/(м2·ч), тогда как в растворе без ингибитора – 44,6 · 10–3 г/(м2·ч). По данным электрохимических измерений потенциал коррозии стали в присутствии тетраборфосфата калия сместился с −0,42 до −0,16 В. В моющем растворе МС-8 с добавкой тетраборфосфата калия (5 кг/м3) при температуре 60 °C и продолжительности мойки 6 минут степень очистки поверхности достигла 88,9 %, краевой угол смачивания составил 25°. При коррозионно-усталостных испытаниях на базе 2 · 106 циклов предел выносливости стали в агрессивной среде с добавкой тетраборфосфата калия повысился на 6,5 МПа по сравнению с раствором без ингибитора. Обсуждение и заключение. Полученные результаты позволяют рекомендовать изученные тетраборфосфатные соединения, особенно тетраборфосфата калия, в качестве эффективных моюще-пассивирующих добавок к водным моющим растворам и составам для защиты от коррозии рабочих органов сельскохозяйственной техники в период межсезонного хранения. Это позволит обеспечить технологичность, экологичность и повышение долговечности техники.
Бесплатно
Технология защиты черных и цветных металлов c использованием азотсодержащих органических соединений
Статья научная
Введение. Одним из перспективных классов ингибиторов коррозии являются летучие или парофазные, которые, испаряясь при температуре окружающей среды, адсорбируются на поверхности металлов и обеспечивают надежную антикоррозионную защиту. Летучие ингибиторы коррозии проникают в щели и зазоры, недоступные контактным ингибиторам, обеспечивают торможение коррозионных процессов по слоям продуктов коррозии. Их применение оправдано при герметизации защищаемого пространства, предотвращающей улетучивание ингибиторов. В настоящее время не существует слаболетучих ингибиторов коррозии, устойчивых к температуре выше 80 оС, поэтому используются различные упаковочные материалы, обладающие малой влаго- и газопроницаемостью. В процессе применения таких материалов при консервации металлических изделий выявлены недостатки: гигроскопичность бумаги, процесс деструкции летучих ингибиторов коррозии при температуре экструзии полимеров, большая доля ручного труда при консервации. Цель исследования. Разработать эффективную технологию защиты черных и цветных металлов с использованием азотсодержащих органических соединений – летучих ингибиторов коррозии. Материалы и методы. По результатам проведенных электрохимических и ускоренных испытаний рассчитаны скорость коррозии, степень защиты и коэффициент торможения. В качестве образцов, на которых было испытано антикоррозионное действие летучих ингибиторов коррозии, выбраны пластины из стали марки Ст3. Для определения защитной эффективности полученных ингибиторов проведены лабораторные испытания. Реагенты были представлены этаноламином, борной кислотой, моно(аминоэтил)боратом, ди(аминоэтил)боратом и три(аминоэтил)боратом; соотношение реагентов и температура реакции варьировались в процессе исследований. Результаты исследования. По результатам работы получена серия летучих ингибиторов коррозии. Определено, что при электрохимическом исследовании в 0,1 моль/л растворе хлорида натрия наилучшие результаты зафиксированы в составе на основе этаноламина и борной кислоты в соотношении три к одному, а именно три(аминоэтил)бората. Оптимальная концентрация ингибитора на стальных поверхностях при ускоренных испытаниях в среде с относительной влажностью воздуха 100 % составляет 200 г/м3. Обсуждение и заключение. Полученные результаты имеют потенциал для прикладного применения по защите от атмосферной коррозии черных и цветных металлов. Перспективной сферой их использования является защита с помощью летучих ингибиторов стального оборудования и систем электрозащиты, содержащих цветные (медь, латунь) металлы, в сельскохозяйственном производстве, машиностроении и других областях.
Бесплатно
Трибологические свойства фрез, работающих в условиях сплошного резания
Статья научная
Введение. На протяжении всего периода развития в машиностроении особое внимание уделяется производству и совершенствованию режущих инструментов. Современные методы нанесения на них покрытий обеспечивают создание тонких равномерных слоев с высокой твердостью и низким коэффициентом трения. Однако часто подбор оптимальных составов производится эмпирическим путем. Для эффективного создания новых составов функциональных поверхностных покрытий режущих инструментов необходим переход к теоретическому прогнозированию их выходных параметров. Цель исследования. Изучение трибологических характеристик концевых твердосплавных фрез производства АО «Лепсе» в условиях сухого трения скольжения всей периферией режущей части посредством проведения экспресс-тестов. Материалы и методы. Исследования элементарных составов поверхностного покрытия и инструментального материла фрез проводили с использованием сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-6510LV. Определение силы трения осуществляли при помощи оригинальной лабораторной установки для экспрессиспытаний трибологических характеристик. Оценка степени износа поверхности концевых фрез после испытаний производилась с помощью прямого лабораторноисследовательского микроскопа Axio Scope.A1. Результаты исследования. Определен идентичный состав покрытия фрез. Установлена зависимость силы трения от времени работы инструмента. В начале работы (первые 30–300 секунд) сила трения достигла наивысших значений, после чего стабилизировалась на различных уровнях в зависимости от приложения нагрузки: 2,5 Н при 200 Н, 3,5 Н при 300 Н и 10 Н при 400 Н. Обсуждение и заключение. Повышение осевой нагрузки приводит к усилению износа и образованию сколов. Размер и распространенность сколов вдоль режущей кромки увеличиваются, достигая критического уровня при нагрузке в 400 Н. Полученные данные возможно использовать при проектировании новых составов и архитектур поверхностных покрытий. Перспективы дальнейших исследований связаны с расширением экспериментальной матрицы за счет испытаний покрытий различной архитектуры и элементного состава, а также с внедрением контроля температуры в зоне контакта.
Бесплатно
Унификация расчетов производительности транспортных и транспортно-технологических средств
Статья научная
Введение. Транспортный процесс - это изменение места положения материалов. При этом, если перемещение груза между пунктами осуществляется напрямую, исключая технологические (полевые) операции, данный процесс можно рассматривать как чисто транспортный в виде частного случая транспортно-производственного процесса. В связи с этим предлагается этот процесс считать компонентом транспортно-технологического процесса, что в свою очередь требует корректирования применяемых методов нормирования работ. Целью исследования является разработка математической модели и алгоритма, позволяющих привести к единообразию расчет производительности разных видов, типов транспортных и транспортно-технологических средств на основании формулирования зависимости составляющих производительности от мощности средства как их основного классификатора. Материалы и методы. Определение норм выработки осуществлялось методами экстраполяции, интерполяции или аппроксимации по их расчетной производительности. Наряду с этим для определения экстремумов использовался классический метод дифференцирования функций. Результаты исследования. При длине транспортировки удобрений по прямоточной технологии LГ = 9 км и дозе внесения U = 0,06 кг/м2 получены следующие значения производительности (выработки) технических средств: а) для транспортных средств при доставке удобрений в хранилище автомобилем Урал-432065 (кузов) W = 9,1 т/ч, W = 6,3 т/ч для трактора с прицепом МТЗ-82.1+2ПТС-6; б) для транспортно-технологических средств при транспортировании и распределении удобрений автомобилем Урал-432065 (разбрасыватель Аmazone) W = 5,5 т/ч, W = 3,9 т/ч для трактора с разбрасывателем МТЗ-82.1+РУМ-6. Обсуждение и заключение. На основании анализа методик обоснована необходимость унификации, расчета нормированных объемов работ, выбора состава, сравнения эффективности использования мобильных средств в случае их функционирования в качестве как транспортного, так и транспортно-технологического назначения. В основе способа определения норм выработки лежит вывод зависимостей вне- и внутрицикловых составляющих баланса времени смены от мощности двигателя мобильного средства. Иллюстрируется блок-схема алгоритма расчета эксплуатационных показателей мобильных средств. Реализация алгоритма приводится на примере использования специализированного автомобиля на транспортных и транспортно-технологических операциях.
Бесплатно
Управление жесткостью конструкции сельскохозяйственной техники в процессе ее эксплуатации
Статья научная
Введение. Одним из перспективных подходов в проектировании конструкций машин является разработка адаптивных конструкций, компенсирующих внешние воздействия путем изменения напряженно-деформированного состояния своих элементов. Однако в сельскохозяйственной технике такие конструкции пока не получили широкого применения, что связано с характером нагружения и спецификой перевозимых грузов, вызывающих интенсивную коррозию и абразивный износ. Цель исследования. Анализ способов изменения прочностных характеристик конструкций деталей и узлов сельскохозяйственных машин в процессе их эксплуатации и разработка методов определения их напряженно-деформированного состояния для использования в алгоритме управления проектированием. Материалы и методы. Рассмотрен борт кузова транспортного средства, в котором несущая силовая часть выполнена в виде многослойной прямоугольной пластинки из полимерного композитного материала. Внутренние слои пластинки представляют собой соты, заполненные неньютоновской дилатантной жидкостью. Применены методы математического моделирования на основе построения краевых задач статики многослойных тонких пластинок, а также пластинок на упругом основании и исследования их напряженно-деформированного состояния путем аналитического решения дифференциальных уравнений, выраженных в перемещениях. Результаты исследования. Разработан алгоритм определения напряженно-деформированного состояния многослойной прямоугольной пластинки из композитного материала с дискретным опиранием, находящейся под действием нормальной распределенной нагрузки, с учетом ударных возмущающих факторов. Найдены максимальные изгибные напряжения, а также напряжения, возникающие от торможения внутренней частью борта твердого тела, двигающегося с ускорением. Обсуждение и заключение. Проведенное исследование позволило проанализировать существующие конструкционные материалы, технологии и технические средства, используемые для компенсации управляющих воздействий, возникающих при работе машин. Разработана методология перехода от традиционных конструкций к перспективным моделям, имеющим адаптивные элементы, способные менять свое
Бесплатно
Управление потоками информации в локальной промышленной сети гибкого автоматического производства
Статья научная
В статье на основе аналитической модели сети, описываемой разностными стохастическими уравнениями состояния, указаны пути реализации динамических методов управления сетью: оптимального динамического управления распределением потоков информации по локальной сети, управления объемом входных потоков информации и управления топологией сети, что свидетельствует об универсальности данной модели и возможности построения на ее основе алгоритмов оптимального динамического управления третьего (сетевого) уровня по стандарту OSI.
Бесплатно
