Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Все статьи: 631
Оптимизация профиля лопастей ортогональной ветроэнергетической установки
Статья научная
Описаны аэродинамические характеристики различных профилей лопастей ортогональных ветроэнергетических установок, приведены координаты наиболее технологичного профиля, результаты исследований его механических характеристик и производственных испытаний.
Бесплатно
Основные направления развития гидромашиностроения на Калужском турбинном заводе
Статья научная
Рассматриваются перспективы развития гидромашиностроения на Калужском турбинном заводе. Приводится ряд насосов, выпускаемых предприятием: питательные, включая для блоков 800 МВт; конденсатные для энергоблоков малой и средней мощности; насосы для нефтяной промышленности и др. Предлагаются перспективные направления по модернизации конденсатно-питательной системы энергоблоков с насосами, имеющими лучшие технические показатели.
Бесплатно
Статья научная
Современные круглошлифовальные станки с ЧПУ позволяют вести обработку по заданным циклам режимов резания, которые являются частью управляющей программы (УП). Несмотря на использование точных систем позирования, современные шлифовальные станки обладают податливостью технологической системы (ТС). Это объясняет колебания величины снимаемого припуска и возникновение различного рода погрешностей размеров, которые увеличиваются при обработке партии деталей, производимой в нестабильных условиях при действии большого количества переменных технологических факторов (колебания припуска, затупления зерен круга, изменения диаметра круга и др.). Однако при наличии большого числа автоматизированных систем проектирования УП до сих пор отсутствует инструмент их контроля на обеспечение точности обработки партии деталей. К тому же при проектировании циклов режимов резания в данных системах используются базы данных, полученные для универсальных станков. В результате проектируемые циклы не гарантируют стабильность показателей точности при обработке партии детали, не обеспечивают максимальную производительность и требуют адаптации к заданным условиям обработки. В данной статье представлено описание цифрового двойника (ЦД) на примере врезного круглого шлифования, который позволяет проводить симуляцию послойного съема металла на протяжении всего цикла шлифования путем расчета величины снимаемого припуска на каждом обороте заготовки при различных сочетаниях нестабильных условий обработки и переменной податливости технологической системы. При этом моделирование послойного удаления припуска осуществляется в нескольких сечениях, которые имеют различную податливость. После окончания моделирования съема металла (в конце цикла шлифования) становится возможным осуществить оценку точности по известным расчетным значениям радиусов во всех сечениях обрабатываемой поверхности. Отметим, что применение ЦД позволит ускорить и упростить процесс проектирования циклов, а также повысить производительность операций круглого шлифования с ЧПУ за счет оптимизации циклов режимов резания с обеспечением заданной точности.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время отсутствие в САПР различных производителей методического, математического и программного обеспечения, позволяющего проектировать оптимальные циклы шлифования для операций с ЧПУ, приводит к тому, что назначение режимов осуществляется по оцифрованным данным нормативов 60-х… 80-х годов выпуска. При назначении других параметров обработки технолог вынужден обращаться к собственному опыту. В результате данные циклы шлифования требуют проведения процедуры адаптации к реальным производственным условиям при помощи обработки ряда пробных деталей. Это накладывает дополнительные временные и материальные затраты. Технолог не успевает спроектировать и отладить большой поток управляющих программ для различных деталей, и поэтому организует шлифование большого ассортимента деталей на универсальных станках. Все это сводит на нет усилия не только по автоматизации этапа технологической подготовки производства в плане проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ, но и по цифровизации машиностроительной отрасли России в целом. Таким образом, существует острая необходимость в обосновании и реализации методологической платформы комплексной структурно-параметрической оптимизации циклов круглого шлифования с ЧПУ, которая позволит провести оптимизацию режимов резания и параметров управления цикла с учетом переменных технологических факторов. Основой данной методологии служит цифровой двойник процесса круглого шлифования, моделирующий съем припуска в цикле шлифования в условиях действия различных нестабильных факторов. Математическое обеспечение методологической платформы включает в себя широкодиапазонные модели силы резания, формообразования технологического размера и его погрешности в заданном цикле шлифования с учетом переменной податливости технологической системы, припуска, затупления зерен круга. Оптимизация цикла шлифования базируется на методе динамического программирования с заданной целевой функцией и комплексом моделей ограничений по точности, по параметрам технологической системы, по характеристике шлифовального круга и т. д. с учетом переменных условий обработки партии деталей.
Бесплатно
Основы экспериментального определения прочности рабочих жидкостей
Статья научная
Рассмотрены причины и последствия снижения прочности жидкости. Приведен краткий аналитический обзор экспериментальных работ по описанию явления кавитации и исследованию ее первой стадии - образования несплошности в виде газового (парогазового) пузырька. Освещены и проанализированы результаты собственных исследований, особое внимание при этом уделено методике постановки экспериментов.
Бесплатно
Статья научная
Продольные колебания остова гусеничной машины (трактора) и всех кинематически связанных с ним составляющих, вызванных неравномерностью движения из-за воздействия случайных нагрузок, оказывают негативное воздействие на технико-экономические показатели машины и агрегата на её базе. В работах, посвященных вопросам кинематики и динамики гусеничных тракторов, принимались допущения - движение трактора по недеформирующейся поверхности. Однако наиболее вероятной является работа гусеничной машины на деформируемой поверхности. В статье рассматривается процесс взаимодействия гусеничного движителя с опорной поверхностью с целью определения основных факторов, влияющих на неравномерность движения гусеничной машины по деформируемой поверхности. С учетом ряда составляющих колебательного процесса выбрана динамическая модель, для которой составлена расчетная схема взаимодействия движителя с грунтовой поверхностью при неравномерном движении. Предложено уравнение движения тракторного агрегата в виде линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами, решение которого представлено суммой двух составляющих, характеризующих свободные и вынужденные колебания. При рассмотрении только установившегося, без переходных процессов, движения решение уравнения будет определяться вынужденными колебаниями, для которых амплитуда, коэффициент усиления и сдвиг фазы между колебаниями возмущающей силы и остова машины записаны через параметры, характеризующие режим работы трактора и данные конструкции его движения. Определены факторы, оказывающие влияние на коэффициент усиления и сдвиг фазы. Выполнен параметрический анализ режимов работы движителей тракторов класса 10 на различных типах грунтов (по объемной плотности грунта) в широком диапазоне скоростей движения и тяговой нагрузки. Полученные в результате исследований зависимости позволяют не только оценить влияние неравномерности движения гусеничной машины на величину деформации грунта, определить величину вынужденных колебаний, но и сдвиг фазы между колебаниями возмущающей силы и остова машины в зависимости от параметров конструкции ходового аппарата, скоростного и нагрузочного режимов трактора. На основе представленных в виде графиков расчетных значений коэффициента усиления и сдвига фазы следует, что наиболее эффективная фильтрация неравномерности движения для всего диапазона скоростных режимов работы трактора возможна на грунтах с малой объемной плотностью.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе приводится пример совершенствования конструкции гибридного ракетного двигателя для реализации глубокого гибкого регулирования тяги, в частности рассматривается форсунка распыления системы подачи жидкого компонента. Проанализированы две конструктивные схемы двухступенчатых центробежных форсунок, предназначенные для реализации глубокого регулирования расхода, показаны особенности работы таких форсунок при наличии глубокого регулирования расхода через форсунку, а также описаны основные особенности такой работы. Показана эффективность и преимущества двухступенчатой центробежной форсунки относительно одноступенчатой центробежной форсунки. Рассмотрена система уравнений, включающая уравнение сохранения количества движения жидкости, уравнение неразрывности с замыкающими зависимостями расхода через форсунку и геометрической характеристики. Обозначены особенности работы двухступенчатой форсунки, которые заключаются в изменении угла распыления в широком диапазоне (60-120°) в зависимости от режима работы при глубоком дросселировании расхода через двухступенчатую форсунку, что приводит к нестабильной работе двигателя, а именно к неустойчивому горению, колебанию давления и ухудшению качества процесса распыления. Приведены методы направленные на сокращение диапазона угла распыления на режиме глубокого регулирования расхода. Показана принципиальная конструкция модернизированной двухступенчатой центробежной форсунки, способствующая сокращению диапазона изменения угла распыления при глубоком дросселировании расхода за счет специально профилированного сопла распылителя. Обозначены основные условия проектирования данной кольцевой проточки, а также представлена методика расчета в виде блок-схемы программы расчета двухступенчатой модернизированной форсунки с уменьшенным диапазоном изменения угла распыления.
Бесплатно
Особенности комплексного расчета эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха в дизеле
Статья научная
Обоснована целесообразность повышения плотности свежего заряда на входе в цилиндр дизеля с газотурбинным наддувом применением системы эжекционного его охлаждения после компрессора для осуществления циркуляции охлаждающего воздуха через охладитель. Отмечается актуальность совершенствования систем охлаждения наддувочного воздуха в направлении снижения затрат мощности на функционирование и упрощения конструкции их элементов. Рассмотрены функциональные и конструктивные особенности элементов системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха. Отмечается неполнота изученности функционирования эжектора на выпуске для интенсивной циркуляции охлаждающего воздуха через матрицу охладителя при размещении эжектора после турбины турбокомпрессора. Предложена последовательность расчёта системы в виде блок-схемы, включающей дизель, компрессор и турбину турбокомпрессора, охладитель наддувочного воздуха и эжектор в системе выпуска отработавших газов. Приведены основные факторы, характеризующие связи функциональных и геометрических параметров элементов системы. Отражены особенности комплексного расчета эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха в дизеле с использованием математического моделирования процессов в различных элементах системы для изыскания резервов и компромиссных решений по снижению затрат мощности на ее функционирование и повышение ее эффективности. Результаты комплексного расчета эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха методом численного моделирования представлены графически в виде зависимостей параметров ее элементов от степени понижения давления в турбине турбокомпрессора. Анализ результатов комплексного расчета показывает, что максимальные значения степени охлаждения, плотности наддувочного воздуха и эффективной мощности дизеля достигаются при различных значениях степеней понижения давления в турбине или эжекторе. В этой связи делается вывод о целесообразности при проектировании системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха выбирать требуемые значения степеней понижения давления в турбине или эжекторе на компромиссной основе.
Бесплатно
Особенности конструкции эффективных рекуператоров микрогазотурбинных энергоустановок
Статья научная
Проанализированы конструктивные схемы рекуператоров, выявлены требования к конструкции эффективного рекуператора, разработана конструкция эффективного кольцевого рекуператора в составе микротурбинной установки, представлены основные технологические операции изготовления элементов пластинчато-ребристого теплообменника.
Бесплатно
Особенности обработки и сборки составных изделий
Статья научная
В статье рассматриваются проблемы сборки изделий цилиндрической формы, состоящих из секторных деталей имеющих двугранные углы. Одной из основных проблем сборки таких деталей является точность выполнения значений двугранных углов при обработке. На примере сборки изделия из 3-х секторных деталей показано, что даже при точном равенстве двугранных углов 120° не существует однозначности базирования этих деталей при сборке. Поскольку при обработке плоскостей секторных деталей возникают пространственные погрешности двугранных углов, то добиться плотности прилегания плоскостей при сборке практически невозможно. Показаны возможные варианты сборки секторов с суммарным углом больше и меньше 360°. При этом между плоскостями двугранных углов всегда возникает зазор в соединении. Если суммарный угол превысит 360°, сборку осуществить не удается вообще, т.к. невозможно обеспечить прилегание плоскостей двугранного угла. А если суммарный угол окажется меньше 360°, сборку осуществить удается, но при этом появляется заметный угол закрутки или «пропеллерность» секторов в сборе, а также неоднозначность сборки перед обработкой и после обработки. Применив методы аналитической геометрии, мы доказали, что для собираемости без зазора 3-х секторов необходимо и достаточно, чтобы сумма всех двугранных углов секторов была меньше или равна 360°. Поскольку точное равенство суммы всех двугранных углов 360° обеспечить невозможно, то при сборке всегда образуется характерная «пропеллерность». Для получения беззазорного соединения предложен новый метод для селективной сборки секторов и разработана схема приспособления для контроля двугранных углов. Данный метод селективной сборки позволит подбирать секторы таким образом, чтобы угол «закрутки» их в собранном виде был минимальным. При этом можно при подборе секторов устанавливать направление «закрутки» - по часовой или против часовой стрелки, в зависимости от направления сил резания.
Бесплатно
Особенности организации рабочего цикла в дизеле высокой литровой мощности
Статья научная
Рассмотрены проблемы рабочего цикла дизелей с непосредственным впрыскиванием топлива при высоком форсировании и обеспечении приемлемых тепломеханической нагруженности, топливной экономичности и выбросов вредных веществ с отработавшими газами.
Бесплатно
Особенности проектирования армированного реактопласта для подшипников скольжения узлов трения
Статья научная
Применение полимерных композиционных материалов в тяжелона-груженных подшипниках скольжения, работающих без смазки, способствует решению многих технических и экономических проблем. Экономятся дефицитные медесодержащие сплавы, снижается стоимость узла трения, повышается его износостойкость, увеличивается срок эксплуатации машин и уменьшается расход запасных частей. Многочисленные стендовые и эксплуатационные испытания подшипников в различных узлах трения подтвердили правильность и целесообразность использования полимерных композиционных материалов вместо других антифрикционных материалов. В статье приводится алгоритм проектирования армированного реак-топласта, разработанный на основе многолетнего опыта создания и отработки подшипников скольжения.
Бесплатно
Особенности рабочего цикла при работе двигателя на бензаноле
Статья научная
Сравниваются показатели рабочего цикла бензинового двигателя при работе на бензине А-76 и бензаноле.
Бесплатно
Статья научная
В условиях автоматизированного машиностроения до сих пор остается нерешенной задача проектирования оптимальных циклов режимов резания для операций, выполняемых на станках с ЧПУ. На практике технологу по-прежнему приходится вручную корректировать проектируемые циклы при помощи различных CAD/CAM-систем, имеющих в качестве информационной базы данные из нормативно-справочной литературы, разработанной в 60-90-х годах для универсального оборудования. При этом технолог может опираться только на собственный опыт или же на имеющиеся по аналогичным операциям данные. В результате проектируемые таким образом циклы не могут гарантировать максимальность производительности и стойкость используемого оборудования, стабильность показателей точности и качества в партии деталей, а соответственно, и минимальность себестоимости выполняемой операции. В качестве решения описанной выше проблемы предложена разработка цифрового двойника на примере операции круглого шлифования. Цифровым двойником процесса круглого шлифования может являться аналитическая модель послойного удаления металла с заготовки. Данная модель, помимо исходных условий обработки (основные параметры заготовки, инструмента, оборудования, оснастки и др.), оказывающих непосредственное влияние на процесс шлифования, должна учитывать кинематику и особенности съема металла, присущие различным видам шлифования. Цифровой двойник должен учитывать нестабильность процесса шлифования (затупление круга, колебания припуска, потеря диаметра круга, а соответственно, и площади контакта круга с заготовкой). В статье описаны основные этапы разработки аналитической модели съема металла на примере круглого шлифования с продольной подачей. Разработанный цифровой двойник операции круглого шлифования возможно применять не только при проектировании оптимальных циклов режимов резания, но и для прогнозирования надежности разрабатываемых циклов и качества обработки в нестабильных условиях обработки партии деталей.
Бесплатно
Статья научная
Гидравлические системы, несмотря на наличие многих конструктивных и эксплуатационных преимуществ имеют некоторые недостатки, основными из которых являются, изменение геометрии проточной части, вследствие эрозионных эффектов и наличие электромеханических преобразователей. Это требует развитие технологий управления рабочей средой и поиска новых конструктивных решений. Достаточно простым и перспективным решением устранения данных негативных особенностей является создание гибридных гидравлических систем. Удачным направлением создания гибридных гидравлических систем можно обозначить интеграцию в их конструкцию магнитожидкостных регулирующих элементов. Магнитожидкостные регулирующие элементы отличаются высокой скоростью ответа на сигнал управления, так как не требуют трансформации электрического управляющего сигнала. Также магнитожидкостные элементы допускают выполнение простой геометрии проточной части, что значительно снижает стоимость производства и эксплуатации гидравлических систем, повышает их ресурс и надежность. Поэтому гибридные гидравлические устройства с магнитожидкостными управляющими элементами вызывают огромный интерес и подлежат активному дальнейшему развитию. Эксплуатация и проектирование гибридных гидравлических систем осложняются отсутствием теоретической базы и типовых конструктивных решений, что делает невозможным их распространение в промышленных масштабах. Все это затрудняет модернизацию производственного оборудования и технологических процессов, что определяет актуальность выбранного направления исследовательской работы. Текст приводит теоретические основы расчета магнитожидкостных управляющих элементов. В работе представлена оригинальная запатентованная конструкция гибридного гидравлического устройства - смесителя дозатора с магнитожидкостными управляющими элементами. Предложен метод численного моделирования рабочих параметров смесителя дозатора. Авторский метод позволяет производить гидравлический расчет смесителя дозатора с учетом характеристик управляющих электромагнитов.
Бесплатно
Особенности решения обратной задачи кинематики для ротопода
Статья научная
Показано, что при решении обратной задачи кинематики о положениях применительно к механизму с параллельными кинематическими цепями типа «ротопод» возникают неоднозначности в определении значений входных координат. Предложены условия, позволяющие осуществить выбор нужного значения для каждой входной координаты.
Бесплатно
Особенности течения неньютоновских сред в осциллирующих реометрических системах
Статья научная
Путем численного моделирования экспериментов изучены особенности течения нелинейно вязких и вязкопластичных сред в осциллирующих реометрических системах на примерах крутильно-колебательного вискозиметра в режиме затухающих колебаний и вибрационного вискозиметра в режиме вынужденных колебаний.
Бесплатно
Особые положения технологического оборудования с параллельными приводами рабочего органа
Статья научная
Описан алгоритм определения особых положений механизма с параллельными приводами. Приведены примеры определения особых положений для двух вариантов двухкоординатных исполнительных механизмов с параллельными приводами.
Бесплатно
Отработка технологии сварки трением с перемешиванием для соединения труб из алюминиевых сплавов
Статья научная
С целью соединения труб из алюминиевых сплавов проведены исследования технологии сварки трением с перемешиванием: отработаны конструкции инструментов, условия крепления заготовок и режимные параметры. Достигнуто удовлетворительное качество сварного шва.
Бесплатно
Оценка баллистического предела и прогиба многослойных тканевых пластин при ударе индентором
Статья научная
Предложены расчетное и экспериментальное определение характеристической кривой и баллистического предела, а также оценка тупой травмы защищаемого объекта.
Бесплатно
