Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Все статьи: 658
Статья научная
Выполнено отображение в форме аналитических зависимостей внешней скоростной и регуляторных характеристик дизелей. Уравнения содержат в явном виде главный управляющий параметр двигателя - положение органа управления подачей топлива.
Бесплатно
Метод малоизносной эксплуатации автомобильных двигателей
Статья научная
Представлена концепция повышения долговечности автомобильных двигателей методом малоизносной эксплуатации на основе разработанного комплекса теоретико-методических, технических и расчетно-экспериментальных решений контроля и управления смазочным процессом в подшипниках коленчатого вала. Разработан и экспериментально проверен комплекс методик малоизносной эксплуатации автомобильных двигателей. Подробно описана методика определения малоизносных режимов нагружения двигателей с помощью разработанной авторами автоматизированной системы оценки смазочного процесса. Установлены экспериментальные закономерности изменения износостойкости подшипников коленчатых валов в зависимости от нагрузочно-скоростного режима работы дизельного двигателя КамАЗ-740.14-300. Сделан вывод, что максимальная износостойкость подшипников обеспечивается при нагружении двигателя на режимах в диапазонах частот вращения коленчатого вала от 45 до 60 % и крутящего момента на коленчатом валу от 10 до 30 % от номинальных значений. Установлено, что в условиях реального городского и загородного движения автобус НефАЗ-5299-08 с двигателем КАМАЗ движется с оптимальными скоростями, соответствующими максимальной износостойкости подшипников коленчатого вала, в среднем в 20 % случаях, а повышенной износостойкости (рациональными) - в среднем по всем передачам в 52 %. Это свидетельствует о том, что имеется резерв повышения долговечности за счет преимущественной эксплуатации двигателей автотранспортных средств на малоизносных режимах. В целом, при движении автобуса на малоизносных рациональных скоростях увеличение долговечности в среднем составило бы 16,1 %, а на малоизносных оптимальных - 33,8 %. Новый метод определения малоизносных условий эксплуатации автомобильного двигателя требует существенно меньших трудовых, временных и материальных ресурсов, чем при использовании традиционных методов определения параметров процесса изнашивания пар трения. Обеспечение малоизносной эксплуатации двигателей автобусов и автомобилей в автотранспортных предприятиях возможно, например, за счет обучения водителей малоизносным способам запуска и прогрева, а также вождения.
Бесплатно
Метод математического моделирования гидродинамического трения плунжерных пар с учетом микрогеометрии
Статья научная
Система впрыска топлива в значительной степени зависит от топливного насоса высокого давления, который играет решающую роль в ее общей производительности. Топливный насос высокого давления служит ключевым звеном в этой системе, обеспечивая необходимое давление для эффективного впрыска топлива в двигатель. Его работа имеет непосредственное воздействие на эффективность сгорания топлива и, как следствие, на мощность двигателя и выбросы вредных веществ. Особое внимание уделяется плунжеру топливного насоса, поскольку именно он подвергается высоким нагрузкам и нерегулярной смазке при динамических нагрузках. Постоянные циклы давления и движения могут вызвать износ плунжера, что, в свою очередь, может привести к снижению производительности системы впрыска топлива. В промышленном секторе лазерное микротекстурирование поверхности используется для уменьшения трения и улучшения противоизносных свойств, и его положительное влияние подтверждено как теоретическими, так и экспериментальными данными. В статье представлен метод определения гидромеханических характеристик плунжерных пар в условиях гидродинамического трения. Микрогеометрия поверхностей трения учитывалась за счет эффекта кавитации смазывающей жидкости, описываемого модифицированным уравнением Рейнольдса. Программное обеспечение было разработано по предложенному методу. Разработанное программное обеспечение может быть использовано для анализа контактирующих поверхностей плунжерных пар и оценки их триботехнических характеристик на основе параметров микрогеометрии поверхностей трения. Также в статье рассматривается влияние параметров микрогеометрии на критерии качества гидромеханических характеристик плунжерных пар. Приведены расчетные примеры анализа контактирующих поверхностей плунжерных пар, разделенных слоем смазки. Технические характеристики оценены в зависимости от параметров микрогеометрии шероховатости поверхностей трения. Представлено влияние параметров микрогеометрии на критерии качества гидромеханических характеристик плунжерных пар.
Бесплатно
Метод нанесения твердохромового покрытия на внутренние цилиндрические поверхности
Статья научная
Рассмотрены процессы хромирования применительно к внутренним поверхностям цилиндров гидроприводов с гидростатическими направляющими. Проанализированы основные факторы, снижающие производительность электрохимического осаждения хрома вне зависимости от вида поверхности, а именно: применение в качестве электролита смести хромовой кислоты с активными анионами с низкой, рассеивающей способностью, использование нерастворимых анодов и токов высокой плотности. Представлены особенности хромирования внутренних поверхностей гидроцилиндра, а именно ограниченность применения установок в зависимости от типоразмеров деталей и неравномерность скорости осаждения хрома по длине детали. Для нанесения покрытия на внутренние поверхности разработана установка, включающая катод, анод, бак и трубопровод. Отличительными особенностями установки является способ подачи электролита под наклоном к горизонтали, что позволяет подавать электролит в виде турбулентного потока, закручивающегося по винтовой траектории, и корпус установки, который является хромируемой деталью. В процессе работы проводились экспериментальные исследования по подбору режимов нанесения твердохромового покрытия на внутренние поверхности гидроцилиндра. В результате работы определено оптимальное соотношение хромового ангидрида и серной кислоты в составе электролита, которое равно 10:1 соответственно, и режимы его нанесения. Хромовые покрытия, полученные с использованием разработанного концентрированного электролита и способа хромирования, обладают повышенной на 5…20 % твердостью и уменьшенной пористостью в 10…30 раз при образовании блестящих твердых осадков, что соответствует коррозионностойкому и износостойкому покрытию.
Бесплатно
Статья научная
В работе разработан метод определения проектных параметров системы «упругий летательный аппарат - пусковое устройство» при подводном старте, учитывающий упругость корпуса летательного аппарата. В процессе движения летательного аппарата в пусковом устройстве происходит его нестационарное взаимодействие с водой и упругими элементами системы амортизации пускового устройства. Учет упругих колебаний корпуса летательного аппарата в воде представляет собой сложную междисциплинарную задачу вследствие физической разнородности системы «упругий летательный аппарат - вода» и отсутствия унифицированного математического аппарата для комплексного описания ее поведения. На основе применения метода потенциала простого слоя и представления корпуса летательного аппарата в виде свободной балки получены зависимости для определения коэффициентов гидродинамических сил, действующих на упругий летательный аппарат. Для описания динамики летательного аппарата при движении в пусковом устройстве представлена система дифференциальных уравнений. Результаты решения системы дифференциальных уравнений используются для определения распределения внутренних силовых факторов по оси летательного аппарата и динамических сил, действующих на пусковое устройство, а также для определения кратчайших расстояний между летательным аппаратом и пусковым устройством при старте. Демонстрируются сравнительные результаты расчета обжатия элемента амортизации пускового устройства с учетом и без учета упругости корпуса летательного аппарата. Разработанный метод позволяет более точно определять нагрузки, действующие на летательный аппарат, и перемещения относительно пускового устройства, что необходимо при разработке новых конструкций летательных аппаратов и пусковых устройств, обладающих минимальной массой и габаритами.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен метод оптимизационного кинематического синтеза на примере плоского восьмизвенного рычажного механизма. Механизм предназначен для воспроизведения заданного движения выходного звена и траектории движения указанной точки. Синтез выполняется на основе структурных свойств механизма.
Бесплатно
Метод разделения общего припуска между последовательно выполняемыми операциями точения
Статья научная
Почти все технологические процессы в практике производства предусматривают обработку поверхностей или за несколько проходов, выполняемых на отдельных операциях, или в виде переходов одной операции. Для объективности получения результата важно учитывать максимальное количество факторов и характер их влияния при назначении потребной величины припуска, так как это позволит назначать величину припуска более обоснованно, а это означает снижение затрат на изготовление деталей при сохранении заданного качества. Для экономичной и производительной работы в условиях массового и крупносерийного производства имеет особое значение решение следующей задачи: разделить общий припуск на слои в такой пропорции, чтобы получить величины стойкости резцов, связанные между собой определенным отношением. Представлено аналитическое решение задачи определения припусков при последовательной обработке детали на нескольких токарных операциях. Методика расчета предполагает получение величин стойкости инструментов на последовательных операциях, связанных между собой заранее определенным соотношением стойкости режущего инструмента с учетом ограничивающих параметров по максимальному крутящему моменту на шпинделе станка, по надежности работы зажимного устройства. Решение проводится методом итераций. Показано, что если обработка производится на автоматической линии или на многорезцовом оборудовании, выгодно выполнять переналадку обоих резцов одновременно при одной остановке работы. В этом случае отношение стойкостей должно быть целым числом или дробью, обратной целому числу.
Бесплатно
Метод расчета течения вязкой среды в каналах распылительной форсунки дизеля
Статья научная
Предложен метод расчета течения в каналах распылительного устройства дизеля. Показана эффективность применения конформных отображений для преобразования области течения в параметрический прямоугольник с ортогональной сеткой. Продемонстрировано, как краевые задачи для вычисления отображающих функций могут быть решены методом конечного элемента (МКЭ).
Бесплатно
Метод расчёта аэродинамических характеристик крыла и системы «корпус - крыло»
Статья научная
Основным методом определения аэродинамических характеристик крыла при дозвуковой скорости является непосредственное решение интегродифференциального уравнения крыла. Для решения задачи предлагается использовать приближённый метод расчёта, полученный в результате кардинальной переработки этого способа. Результаты сравниваются с некоторыми известными решениями
Бесплатно
Статья научная
Стандартные спиральные сверла имеют значительный конструктивный недостаток: передние углы на поперечной режущей кромке имеют существенные отрицательные значения. Минимизация этого недостатка связана с подточкой кромки абразивным инструментом. Выбор этого инструмента, его параметров и параметров установки относительно сверла определяет размеры подточки и величины передних углов на участке подточки. Трудности такого выбора обусловлены наличием у спиральных сверл винтовых стружечных канавок и их пересечением с главными задними поверхностями. В работе показана методика определения указанных выше рациональных параметров с использованием классического твердотельного моделирования в программе «КОМПАС 3D». Среди параметров: диаметр абразивного круга, радиус его профиля, межосевое расстояние, расстояние от оси круга до начала режущей части сверла, угол скрещивания их осей и угол поворота базового торца круга относительно базовой осевой плоскости сверла. В качестве критерия выбора принято максимальное значение главного переднего угла сверла на участке подточки. Методика основана на создании параметрической модели стандартных сверл с автоматическим перестроением модели по их размерам из стандартов. Стружечная канавка моделируется винтовым движением исходной инструментальной поверхности стандартной фрезы. Методика предназначена для специалистов предприятий, занимающихся доводкой инструментов под конкретные производственные условия.
Бесплатно
Методика и результаты оптимизации параметров сложнонагруженных подшипников скольжения
Статья научная
Приводится методика и результаты решения задачи оптимизации конструктивных параметров сложнонагруженных подшипников скольжения. Поле гидродинамических давлений в смазочном слое подшипников определяется интегрированием модифицированного уравнения Элрода. Показано, что выбором оптимальных параметров, прежде всего, вязкостно-температурной зависимостью масла, можно существенно улучшить все гидромеханические характеристики, определяющие износостойкость подшипников, усталостную долговечность антифрикционного слоя, потери на трение.
Бесплатно
Методика определения частоты вращения вала центробежного компрессора и дизель-генератора
Статья научная
Измерения выходных параметров энергетических установок, в частности частоты вращения вала, необходимо определять с высокой точностью. Показания значений штатных частотомеров не удовлетворяют этим требованиям, поэтому необходимо использовать современные методы. В данной работе представлен альтернативный метод определения частоты вращения вала центробежного компрессора и коленчатого вала дизель-генератора с применением датчика Холла. Был изучен эффект Холла, проведен эксперимент и полученные результаты были сравнены с результатами со штатных приборов измерения. Для этого была реализована схема измерения, которая включает датчик Холла, осциллограф, элемент питания. Были проведены многократные измерения, необходимые для увеличения точности снятия данных. В результате были получены оптимальные величины зазора (между датчиком и замыкающим элементом), точное отображение на экране осциллографа значений напряжений входного сигнала. Проведены измерения частоты вращения вала центробежного компрессора и дизель-электрического агрегата питания. В эксперименте использовалась программа «DisCo» и осциллограф «ВМ8020». При снятии показаний со штатного частотометра погрешность измерений составляет 2 %, а в предложенном методе измерения погрешность составляет 1 %. Эксперимент подтвердил, что данный метод является более точным, простым и надежным в эксплуатации. Достоинство работы состоит в том, что для проведения настроечных работ на агрегате питания можно, используя компьютерную программу и осциллограф «ВМ8020», с высокой точностью определить частоту вращения коленчатого вала двигателя. Найдено наиболее приемлемое решение точного определения частоты вращения вала компрессора и коленчатого вала дизельного агрегата. Данную методику по определению частоты вращения вала возможно применять в любых установках стационарного типа.
Бесплатно
Статья научная
Предложена универсальная методика оценки граничных условий при определении теплового состояния поршня бензинового двигателя 4Ч 8,2/7,56 методом конечных элементов, позволяющая учесть все составляющие теплового баланса и особенности газодинамического нагружения в ходе рабочего цикла.
Бесплатно
Статья научная
В ремонтном производстве для изготовления модульных колес применяется зубофрезерование дисковыми фрезами на универсальных горизонтально-фрезерных станках. В случае производства прямозубых колес в зависимости от числа их зубьев используются фрезы заданного в ОСТ2 И 41-14-87 номера из выбранного стандартного набора фрез. В случае фрезерования косозубых колес требуются фрезы со специальным профилем, расчет которого выполняется в два этапа. На первом этапе реализуется решение прямой задачи расчета данного профиля аналитическим методом или с применением современных CAD-программ. На втором этапе выполняется решение проверочной задачи, связанной с нахождением профиля зубчатого колеса, который будет сформирован спроектированной фрезой. Поскольку профиль фрезы относится к классу выпукло-вогнутых профилей, решение такой задачи с использованием современных CAD-программ все еще является проблематичным. Одним из способов решения этой задачи остается традиционный аналитический подход, при этом его реализация на практике легко осуществима для фрез с профилем, аппроксимированным отрезками прямых линий. Именно такой подход был реализован в настоящем исследовании, которое показало, что при решении прямой задачи в программе Solidworks получаемый профиль колеса практически полностью совпадает с его исходным профилем. Вторым этапом данного исследования было изучение возможности применения стандартных модульных фрез с отличающимися от требуемых по указанному стандарту номерами. Практическая целесообразность такого подхода заключается в использовании дешевых стандартных фрез, предназначенных для описанных в указанном стандарте случаев обработки прямозубых колес применительно к случаям фрезерования косозубых колес. Выполненный пример расчета для случая колеса с 34 зубьями, модулем 4,5 мм, углом наклона зубьев 29 градусов показал, что применение фрезы с номером 8 дает на вершине зуба максимальное отклонение вышеуказанных профилей в пределах 117 мкм. Подточка в ремонтном производстве стандартной фрезы на указанную величину обычно не вызывает трудностей, что позволит получить колесо требуемой точности с практически отвечающим чертежу профилем зуба или заготовку под последующую чистовую операцию.
Бесплатно
Методика поиска оптимального управления процессом разгона автомобилей
Статья научная
Описано поведение разгоняющегося автомобиля как динамической системы. В среде MATLAB реализована математическая модель и разработан алгоритм, позволяющий найти оптимальное управление процессом разгона для достижения наилучшей экономичности.
Бесплатно
Статья научная
Способ плоского шлифования с применением кругов с аксиально-смещенным режущим слоем (АРС) и осцилляции заготовки позволяет повысить производительность процесса обработки по сравнению с маятниковым шлифованием и получить на обработанной поверхности детали ненаправленный микрорельеф, что повышает ее износостойкость, маслоемкость и другие эксплуатационные характеристики. В работе приведена методика экспериментальных исследований процесса обработки. Цель экспериментальных исследований состоит в проверке основных положений и результатов проведенных теоретических исследований и данных, полученных при помощи разработанной программы имитационного моделирования. Исследуется влияние глубины шлифования, числа проходов инструмента, скорости осцилляции и угла наклона шлифовального круга с АРС на шероховатость получаемой поверхности детали, а также на производительность обработки. Обработка производится на плоскошлифовальном станке с применением пары шлифовальных кругов одной марки, из которых один круг прямого профиля, второй имеет аксиальное смещение. Заготовки для экспериментов проходили предварительную технологическую обработку с получением на рабочих поверхностях заданной шероховатости и соответствующей твердости. В процессе проведения исследований СОТС не используется в связи с отсутствием необходимости применения по результатам теоретических исследований, а также с целью устранения сбоев или снижения точности показаний применяемого датчика осцилляций. Для сообщения осцилляций заготовке применяется оригинальная конструкция установки, имеющая инерционный источник колебаний. Привод осуществляется от коллекторного электродвигателя с возможностью бесступенчатой регулировки скорости вращения. Для контроля скорости вращения двигателя и амплитуды осцилляций применяется биполярный датчик Холла, устанавливаемый в паре с магнитом на подвижную и неподвижную плиты установки соответственно. При помощи индикатора часового типа контролируется амплитуда колебаний магнитной плиты в вертикальном направлении. Шероховатость детали измеряется на профилографе-профилометре. Экспериментальные данные обрабатываются на ПЭВМ с применением многофакторного регрессионного анализа методом наименьших квадратов. Приведенная методика позволяет с достаточной степенью точности получить экспериментальные данные процесса плоского шлифования с применением кругов с АРС и осцилляции заготовки и сопоставить их с результатами проведенных теоретических исследований процесса и установить адекватность полученных математических моделей и разработанной программы имитационного моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Представлены математические модели, позволяющие определять выходные характеристики и параметры рабочего процесса ракетных двигателей малой тяги на компонентах топлива «газ + газ», «газ + жидкость». Предложена методика проектирования ракетных двигателей малой тяги на основе численного моделирования внутрикамерных процессов.
Бесплатно
Методика расчета адсорбционных процессов в малых зазорах проточной части приводов высокого давления
Статья научная
В статье предлагается метод количественного описания адсорбционного процесса на поверхностях малых зазоров проточной части гидравлических аппаратов. Анализируется вклад адсорбции в трибологические характеристики пар трения и зависимость процесса от высоких давлений. Авторами рассматриваются механизмы образования адсорбционных пленок. Приводятся способы проведения при помощи ротационного вискозиметра высокого давления замеров параметров рабочей среды, необходимых для расчета по ним требуемых входных величин. Указываются преимущества использования в расчетах линейных величин молекулярной цепи, рассчитанных из соотношений Ван-дер-Вальсовых объемов и площадей Ван-дер-Вальсовых поверхностей. Описаны алгоритмы расчета влияния высоких давлений на значения Ван-дер-Вальсовых объемов, площадей Ван-дер-Вальсовых поверхностей и связанных с ними параметров. Приведены примеры расчета зависимости адсорбции поверхностно-активного вещества от рабочего давления. Показана численная зависимость толщены адсорбционного слоя от изменения давления для ряда значений давления. Описан метод определения течения физико-химических превращений по значениям времени диэлектрической релаксации. Данный метод позволяет определять значения давлений соответствующих появлению реологических эффектов в рабочей среде. Приведен пример реологического эффекта, возникающего в малых зазорах под действием образующихся адсорбционных слоев. Экспериментально подтверждено наличие фазовых и структурных превращений в малых зазорах гидравлических приводов высокого давления. Также экспериментально доказано наличие описываемых реологических эффектов в зазорах меньше 10 мк для жидкостей углеводородного состава и их отсутствие подобных эффектов в объеме идентичной углеводородной среды при таких же давлениях. Произведен анализ полученных результатов.
Бесплатно
Методика расчета системы охлаждения электрических двигателей в составе трансмиссии колесной машины
Статья научная
Приведены результаты моделирования системы охлаждения электрического двигателя с различной организацией циркуляции жидкости в рубашке охлаждения, уточнена классическая методика расчета.
Бесплатно
Методика расчетно-экспериментального исследования трансмиссии автомобиля
Статья научная
Представлена методика расчетно-экспериментального исследования, математическая модель и ходовая лаборатория на базе автомобиля УАЗ-31512, предназначенные для дорожных испытаний трансмиссии.
Бесплатно
