Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
Алюминий и сплавы на его основе являются основными материалами для космического машиностроения, как при производстве деталей аппаратов, так и в организации электроснабжения и электроники. Сырьем для получения алюминия является глинозем. Производство глинозема - это многостадийный процесс, включающий в себя переработку сырья различными способами: механически, термически, химически. Механическая переработка сырья является первой стадией производства, в нее входят отделение дробления и приготовления шихты. Подготовка шихты из нефелиновой руды к дальнейшим стадиям производства происходит в мельницах с добавлением известняка и оборотного раствора. Соотношение компонентов, поступающих в мельницы, напрямую влияет на состав шихты и качество конечного продукта. При этом требуемое качество шихты не всегда обеспечивается, так как расходы компонентов задаются человеком по результатам редкого химического анализа, выполняемого лабораторией с запаздыванием. Целью работы является совершенствование управления мельницей при получении шихты нефелиновой руды. Разработана программа виртуального управления мельницами и мнемосхема в программной среде TIA Portal с применением микропроцессорного контроллера S7-1500. Разработана система автоматического регулирования известкового и щелочного модулей сырьевой шихты. Программа управления построена на основе расчета влажности шихты, а также щелочного и известнякового модулей в зависимости от состава руды, известняка, а также скоростей подачи в мельницу оборотной воды, руды и известняка. Мнемосхема включает в себя индикацию важных параметров процесса, тренды входных и выходных характеристик и инструменты для задания управляющих воздействий.
Бесплатно
Разработка элементов управления механизмами параллельной структуры
Статья научная
Рассмотрены аспекты управления устройствами параллельной кинематики. Создана система управления шаговыми двигателями. При её разработке усовершенствован контроллер шаговых двигателей, написана программа управления для биполярных и униполярных двигателей.
Бесплатно
Расчет вероятности генерации поверхностных возбуждений электронами, отраженными от поверхности Si
Статья научная
Кремний - основной материал наноэлектроники и солнечной энергетики. На основе кремния в настоящее время создается множество структур, обладающих уникальными свойствами и позволяющих решать прикладные задачи. Одной из областей применения кремния является создание на его основе фотоэлектрических преобразователей для космической и авиационной техники. В перспективе фотоэлектрические приборы на основе кремния могут быть изготовлены из материалов, содержащихся в лунном грунте, и кремний послужит основой для создания космических солнечных электростанций. Контроль элементного состава и физических свойств материалов, используемых в космическом материаловедении, играет важную роль, соответственно, необходимо совершенствовать методы исследования материалов. Методы исследования развиваются как в технологическом направлении, так и в направлении обработки и интерпретации экспериментальных результатов. Одним из распространенных методов исследования поверхности является электронная спектроскопия. При входе и выходе из поверхности электроны генерируют поверхностные возбуждения, которые несут количественную информацию о различных процессах взаимодействия электронов с веществом. Интенсивности Оже- и фотоэлектронных пиков зависят от вероятности неупругого рассеяния как внутри твердого тела, так и в приповерхностном слое. Вероятность генерации электроном поверхностных возбуждений при единичном акте взаимодействия с поверхностью называется поверхностным параметром, является наиболее удобной величиной для описания влияния поверхностных возбуждений на интенсивность Оже-электронов и играет важную роль при количественном анализе в Оже-электронной спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, спектроскопии характеристических потерь энергии электронов. В данной работе спектры потерь энергии отраженных электронов получены для серии образцов Si, изготовленных при различных технологических условиях и имеющих разную кристаллографическую ориентацию. Из этих экспериментальных спектров вычислены зависимости произведения средней длины неупругого пробега и дифференциального сечения неупругого рассеяния электронов от потерь энергии электронов. Предложен новый метод определения параметра поверхностных возбуждений в спектроскопии сечения неупругого рассеяния электронов, основанный на разложении этих спектров на пики потерь, описываемые трехпараметрическими универсальными функциями сечения неупругого рассеяния электронов Тоугаарда.
Бесплатно
Расчет параметров двухзеркального лучевода
Статья научная
Представлен расчет лучевода численно-аналитическим методом. Получены частотные зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от геометрических параметров лучевода.
Бесплатно
Расчетно-аналитический метод выбора припусков на обработку резанием деталей силовых агрегатов
Статья научная
Предложен расчетно-аналитический метод выбора припусков на обработку резанием стальных деталей силовых агрегатов, позволяющий уменьшить расход материала, трудоемкость изготовления деталей и износ инструмента.
Бесплатно
Расчетное моделирование течения в полости дискового насоса
Статья научная
Рассматривается подход к построению математической модели дискового насоса трения путем разложения его гидравлического тракта на отдельные структурно-функциональные участки. На основе выражений для напряжений трения, полученных из уравнений импульсов турбулентного пространственнопограничного слоя, приведены решения уравнений движения вязкой несжимаемой жидкости в каждом из участков.
Бесплатно
Рацемия тригональных монокристаллов редкоземельных оксиборатов
Статья научная
Обнаружено рацемическое двойникование в монокристаллах оксиборатов RM 3(BO 3) 4 (R = Y, La-Lu; M = Fe, Al, Ga). Установлена его зависимость от химического состава кристаллов. Показано, что количество правых и левых изомеров можно изменять путем введения замещающих элементов как в R, так и M подрешетках. Это дает возможность устранить влияние двойникования на свойства кристаллов.
Бесплатно
Реализация автоматизированной системы изготовления трубопроводов в производстве ракетных двигателей
Статья научная
Изготовление и монтаж трубопроводов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) является сложной тех- нологической задачей, связанной с размещением магистралей в ограниченном пространстве по причине плот- ной компоновки двигателя. В настоящее время методика, по которой разрабатывается комплект технологической документации на изготовление и монтаж трубопроводов, основывается на рекомендациях, указанных в нормативной доку- ментации (отраслевых стандартах). При этом такая технология требует большого количества ручного труда и не гарантирует обеспечения оптимальной конфигурации и надлежащего качества продукции. Одним из путей решения указанных проблем является внедрение в технологический процесс производства жидкостного ракетного двигателя комплексной автоматизированной системы изготовления узлов трубопро- водов сложной конфигурации с применением 3D-моделирования, что, в свою очередь, позволит исключить сложный и трудоемкий процесс эталонирования трубопроводов, снизить долю ручного труда в технологиче- ском процессе производства ЖРД, повысить точность изготовления и сборки трубопровода, исключить необходимость подгибки трубопровода при монтаже, исключить из конструкции двигателя компенсирующие звенья. Предлагается решение по модернизации технологического процесса сборки жидкостного ракетного дви- гателя, направленное на повышение производительности и качества выпускаемой продукции. Приведен алго- ритм работы автоматизированной системы изготовления трубопроводов, рассмотрены технические условия для разработки управляющей программы (технологии) гибки трубопроводов на станках с числовым програм- мным управлением.
Бесплатно
Регистрация диаграммы вдавливания шарового индентора с использованием измерительной головки
Статья научная
Описана конструкция измерительной головки и измерительного стенда для проведения испытаний метал- лических материалов. Результаты экспериментов представлены в виде диаграмм «нагрузка – глубина вдавли- вания».
Бесплатно
Рекуперация энергии положительно заряженных ионов
Статья научная
Актуальным является рекуперация энергии пучков положительно заряженных ионов с одновременной ней- трализацией их заряда, например за срезом сопла электрического ракетного двигателя, в электрическую мощ- ность. Одним из методов решения указанной проблемы является разработка и применение рекуператоров энергии положительно заряженных ионов потока плазмы, которые могут устанавливаться вблизи среза сопла ЭРД. Процесс рекуперации энергии положительно заряженных ионов с одновременной нейтрализацией их заряда заключается в электростатическом торможении концентрированного пучка заряженных частиц и взаимо- действии их с многоколлекторными электродами рекуператора энергии, которые в свою очередь являются заряжающими электродами суперконденсатора. При этом на электродах суперконденсатора накапливается электростатическое электричество, которое может быть использовано для электропитания систем косми- ческого аппарата. При взаимодействии положительно заряженных ионов с многоколлекторными электрода- ми происходит также нейтрализация их заряда за счет воздействия на них тока электронов, поступающих со стороны двойного слоя заряжающего электрода суперконденсатора. Для повышения эффективности реку- перации энергии положительно заряженных ионов на объемный заряд заряженных частиц оказывают воздей- ствие низкочастотным электрическим полем со стороны изолированного управляющего электрода, установ- ленного в полости многоколлекторного электрода навстречу движущемуся потоку ионов. Разработка рекуператоров энергии положительно заряженных ионов и повышение энергетической эффективности ЭРД требует проведения научных исследований на основе построения моделей, принципов построения и оценки методов изготовления их индивидуальных компонентов.
Бесплатно
Синтез и исследование методом электронной микроскопии инверсных опалов из оксида циркония
Статья научная
Диоксид циркония обладает высокой диэлектрической проницаемостью и высокой термической стабильностью. Существует множество методов синтеза нанокристаллических материалов из диоксида циркония. В их число входит гидротермальный синтез, газофазные химические реакции, криохимический синтез, методы плазмохимии - эти методы отличаются дороговизной и сложностью. В данной работе предложен относительно простой метод управления ростом нанокристаллов диоксида циркония путем синтеза в полимерных шаблонах (темплатный синтез инверсных опалов). Инверсные опалы обладают уникальными физико-химическими свойствами, поэтому они могут находить широкое применение в оптике, оптоэлектронике, биологических исследованиях, катализе, в функциональной керамике, что актуально и в ракетно-космической отрасли. В качестве исходного материала использовали водно-спиртовой раствор оксихлорида циркония, которым пропитывали шаблоны из монодисперсных субмикронных сферических частиц из полиметилметакрилата. После пропитки этих шаблонов, раствор затвердевал в условиях ограниченного пространства пор размером 20-40 нм. После этого проводили обжиг полученных шаблонов для удаления полимерной матрицы. При этом формировались структуры, состоящие из нанокристаллов диоксида циркония. Методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведена оценка морфологии полученных материалов и показано, что в условиях ограниченной диффузии диоксид циркония образует кристаллы размерами 10-30 нм. Также, в зависимости от температуры прокаливания, получаются материалы с разными кристаллическими модификациями. В результате показано, что водно-спиртовые растворы оксихлорида циркония являются удобным средством для получения методом темплатного синтеза нанокристаллических материалов, в том числе инверсных опалов из диоксида циркония.
Бесплатно
Синтез, структура, ЭПР спектры и теплоемкость кубического оксифторида CsZnMoO 3F 3
Статья научная
Оксифторид CsZnMoO 3F 3 получен методом твердофазного синтеза. Установлено, что кристалл изоструктурен пирохлору и уточнена его кристаллическая структура при T = 298 K методом Ритвельда. Несмотря на то, что основным структурным элементом в этом соединении является искаженный полиэдр, реализовалась кубическая фаза. Стабильность кубической фазы подтверждена исследованием теплоемкости в температурном интервале T = 110-293 K. Проанализированы ЭПР спектры исследуемого соединения в диапазоне температур T = 77-295 K. Установлено наличие дефектов в структуре. Проведено сравнение исследуемого соединения с родственным оксифторидом CsMnMoO 3F 3. Отмечено лишь небольшое изменение тепловых параметров и параметров ячеек.
Бесплатно
Система автоматического управления сервоприводами
Статья научная
Рассматривается алгоритмическое обеспечение системы автоматического управления (САУ) сервоприводами. Предложена структура программы управления сервоприводами с компьютера. Представлена блок-схема алгоритма процедуры перемещения сервопривода. Создан исследовательский стенд для тестирования и отладки системы автоматического управления. При помощи стенда проверена работоспособность предложенного решения по управлению сервоприводами. Также проверена точность отработки требуемых углов положения приводов. Таким образом, поставлена и решена задача создания САУ сервоприводами. Возможно использование полученных результатов при разработке систем управления манипуляторами, приводимыми в движение сервоприводами.
Бесплатно
Статья научная
Последние десятилетия характеризуются повышенной активностью использования полимерных и композитных материалов в транспортном машиностроении. В данной работе авторами дается обобщающий анализ ранее созданных систем научных исследований и анализируются принципы построения автоматизированных систем научного исследования (АСНИ), позволяющие решать задачи определения параметров теплообмена, электрофизических параметров и фазовых превращений в полимерных и композитных материалах при воздействии на них ВЧ-поля. Авторы продолжают исследования разработанных АСНИ ВЧ коллективом ИрГУПС, ряда других научных школ, работающих в том же направлении, поэтому в рамках аппаратной части, созданной этими коллективами, просматриваются как схожие, так и оригинальные разработки и решения. Дается анализ программных частей АСНИ ВЧ, представленных рядом математических моделей и комплексами программного обеспечения. Таким образом, анализ структуры разработанных систем научного исследования позволяет говорить о динамическом ее развитии. Разработанные и представленные блок-схемы систем автоматизированного эксперимента и автоматизированных исследований позволяют авторам утверждать, что созданные под определенные задачи системы автоматизированного эксперимента по изучению свойств полимерных материалов при ВЧ-электротермии, несмотря на то что велись самостоятельно и разрознено, имеют единую методика построения. Сопоставив результаты исследований, авторы делают вывод о том, что построение комплексной системы АСНИ ВЧ полярных термопластичных полимеров в целом завершено. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Сквид-магнитометр для исследования магнитных свойств материалов в интервале температур 4,2-370 К
Статья научная
Описан магнитометр на основе СКВИДа постоянного тока, предназначенный для исследования широкого спектра веществ в слабых магнитных полях. Динамический диапазон прибора составят 2-10 -8...5-10 -2 Гс•·см 3.
Бесплатно
Скрайбирование полупроводниковых пластин проволочным электродом-инструментом
Статья научная
В современной микроэлектронике полупроводники являются основными материалами в автоматизированных вычислительных и информационных системах управления ракет и космических аппаратов. Для получения интегральных микросхем и применения в приборах полупроводниковые пластины разделяют на кристаллы. Способы разделения полупроводниковых пластин на кристаллы - это скрайбирование алмазным резцом, лазерным лучом, алмазным диском, режущим полотном и проволокой. Использование алмазного инструмента и лазерного луча загрязняет поверхность кристаллов пылевидными образованиями, при нанесении рисок образуются области с большим количеством микротрещин, сколов и других дефектов. Кроме того, на поверхность кристалла попадают капли и пары материала полупроводника. Для устранения указанных недостатков предлагается модель взаимодействия вибрирующего проволочного электрода-инструмента с поверхностью детали полупроводника, при которой гибкий инструмент принимает форму синусоиды, перемещающейся вдоль поверхности полупроводника. Движущаяся точка контакта создаёт электрический разряд. Вдоль линии движения образуется зона повышенного механического напряжения, по которой затем происходит разделение полупроводниковой пластины. Время контакта электродов зависит от скорости движения волны и её формы. Правильность выбранной модели подтверждается экспериментальными данными, где в качестве электрода-инструмента применялась медная проволока. Для возбуждения колебаний проволоки использовался вибратор с частотой переменного тока. Изменение тока и напряжения процесса обработки регистрировалось осциллографом, определялись время контакта и длина бегущей волны. Экспериментальные и теоретические данные показали хорошее совпадение. Скрайбирование полупроводниковых пластин проволочным электродом-инструментом позволит уменьшить количество выбраковываемых кристаллов.
Бесплатно
Статья научная
Показаны конструкторско-технологические особенности устройства для ротационного точения винтовых поверхностей многолезвийным инструментом.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены основы научного подхода к совершенствованию машин, применяемых для отделки свежеот-формованных бетонных поверхностей, с использованием закономерностей строения и развития технических систем. Приведены основные закономерности, структурные схемы и динамика патентования бетоноотделочных машин.
Бесплатно
Статья научная
Предложена методика совершенствования расчета угла закручивания карданного вала карданной передачи. Предложена конструкция стенда для проведения испытаний карданных передач, включающая в себя электродвигатель, выходной вал которого соединен с входным валом механической коробкой переключения передач, соединенной выходным валом с входным валом испытываемой карданной передачи, установленными на раме. Выходной вал карданной передачи соединен с входным валом раздаточного редуктора, установленного на дополнительной раме вместе с устройством нагружения, которое выполнено гидравлическим и представляет собой гидравлический насос, вал которого присоединен к выходному валу раздаточного редуктора. Входной канал гидравлического насоса соединен с гидравлическим баком с рабочей жидкостью, а его выходной канал присоединен к входному каналу дросселя, регулирующему нагрузку. Между дросселем и гидравлическим насосом установлен манометр, отградуированный в единицах тормозного момента, и предохранительный клапан для выпуска избыточного давления в гидравлический бак. Выходной канал дросселя подсоединен к гидравлическому баку через теплообменник. Предохранительный клапан подключен электрически к электрокон тактному манометру, который включен в электрическую сеть и представляет собой электромагнитный клапан постоянного тока. Приведены результаты испытания карданных передач на четырех режимах работы, характеризуемых переменными значениями крутящего и тормозного моментов и изменением конструктивных параметров карданной передачи в каждом опыте. Получено уравнение линейной регрессионной зависимости угла закручивания карданного вала от следующих факторов: длина карданной передачи; угол излома карданной передачи; мощность электродвигателя; частота вращения двигателя; усилие торможения от давления гидравлической жидкости. Найдены границы доверительных интервалов углов закручивания кар- данной передачи. Достоверность и адекватность полученных теоретических результатов подтверждаются экспериментальными исследованиями, проведенными на стенде при аналогичных данных теоретических исследований.
Бесплатно
Статья научная
Электрохимические и электрофизические методы обработки металлов и сплавов нашли широкое применение в машиностроении и приборостроении, в том числе ракетно-космической технике. Указанные методы обработки обладают рядом преимуществ и широкими технологическими возможностями. Однако темпы внедрения в промышленность все еще не велики, что во многом обусловлено новизной этих методов. Известны случаи практического использования в качестве приводов подач станков линейных электродинамических двигателей для реализации электрохимических и электрофизических методов обработки металлов и сплавов, а именно импульсная электрохимическая обработка и электроконтактная обработка. Линейный электродинамический привод наилучшим образом подходил для перемещения электрода-инструмента на каждый импульс технологического тока. В статье рассмотрены принципиальные схемы управления линейным электродинамическим двигателем. В настоящее время назрела необходимость создать блок управления двигателем на современных электронных компонентах. Представлена система управления линейным электродинамическим двигателем, используемым в установке электрообработки для копировально-прошивочных операций при изготовлении штампов, пресс-форм и другой технологической оснастки. На основе современных достижений электроники была разработана структурная схема управления установки электрообработки. Управление установкой осуществляется через персональный компьютер, где загружена соответствующая программа управления. В данной установке предусмотрена система регистрации перемещения электрода-инструмента при помощи датчика линейных перемещений. С помощью данного датчика модуль управления варьирует входные параметры, которые необходимы для обработки заготовки. Питание датчика осуществляется непосредственно от микроконтроллера. При помощи вышеуказанного датчика регистрируется и анализируется глубина обработки и скорость движения электрода-инструмента. Представлены результаты проверки работоспособности микроконтроллера осциллографом. Разработанная система управления с индуктивными датчиками перемещения и современной цифровой техникой позволит получить точность позиционирования электрода-инструмента в пределах нескольких микрометров, что соответствует мировому уровню.
Бесплатно
