Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Все статьи: 631
Адаптивное устройство для защиты от дуговых разрядов при электроэрозионной обработке
Статья научная
Рассмотрено устройство, обеспечивающее прерывание импульсов силового генератора электроэрозионного станка при возникновении разрядов с пониженным напряжением на межэлектродном промежутке. Особенностью устройства является использование следящей измерительной системы для настройки его порогового напряжения. На основе теории цепей Маркова рассчитаны вероятность нахождения порогового напряжения в заданной полосе значений и вероятность ложного отключения генератора импульсов в зависимости от шага квантования.
Бесплатно
Адаптивный амортизатор транспортных средств нового принципа действия
Статья научная
Разработка любого транспортного средства проводится всегда при условии строгого обеспечения выполнения определенных, предварительно задаваемых эксплуатационных характеристик. Особое место среди них занимают так называемые ходовые эксплуатационные характеристики, не затрагивающие оценку тягово-динамических параметров ТС, его топливную экономичность и т. п. Направлением нашей деятельности является разработка адаптивных подвесок транспортных средств нового принципа действия. В настоящее время группой ведущих научных сотрудников автотракторного факультета Южно-Уральского государственного университета под руководством профессора А.Ф. Дубровского завершен большой цикл фундаментальных научно-исследовательских работ по созданию адаптивных подвесок (систем подрессоривания) транспортных средств нового принципа действия, позволяющих регулировать рабочие характеристики подвески во время движения автомобиля, в зависимости от дорожных условий либо в автоматическом режиме, либо в режиме ручного управления. Нами разработаны, исследованы, спроектированы, изготовлены и испытаны следующие основные узлы адаптивных подвесок транспортных средств: адаптивные, блокируемые амортизаторы и упругие элементы с нелинейной характеристикой, которые по совокупности своих функциональных свойств и эксплуатационных характеристик значительно, качественно превосходят существующие зарубежные аналоги, не говоря уже об отечественных конструкциях. Для наглядной демонстрации этих преимуществ создан полномасштабный стенд ходовой части «правой передней четверти» автомобиля VW PASSAT CC и проведены сравнительные имитационные испытания «движения автомобиля по неровностям» со штатной подвеской и с подвеской, оборудованной упругими элементами и адаптивными амортизаторами наших конструкций. В данной работе анализируются характеристики перспективного, с точки зрения использования в подвеске транспортного средства, адаптивного амортизатора с сверхшироким диапазоном регулирования рабочих характеристик.
Бесплатно
Алгоритм модуля автоматизированного расчета технологических размерных цепей
Статья научная
Разработан алгоритм автоматизации размерного анализа технологических процессов, работающий на основе представления технологических размеров и их допусков в виде матриц смежности. Предложенный алгоритм использует представление размерной схемы технологического процесса как в виде графа, так и в виде размерных цепей. Алгоритм требует ввода конструкторских размеров, допусков технологических размеров, а также припусков на обработку. Нумерация поверхностей обработки может осуществляться в произвольном порядке, что никак не влияет на расчеты, и составляться автоматически. Расчет средних значений технологических размеров, допусков припусков и конструкторских размеров производится простейшими математическими преобразованиями. Алгоритм использует как особенности представления размерных структур в виде цепей, так и в виде графов, что позволяет определять относительное положение поверхностей и, в то же время, использовать возможности математических преобразований графа. Алгоритм одинаково рассчитывает размерные цепи как для тел вращения, так и для более сложных конфигураций изделий. Потенциально этот же алгоритм способен на расчет цепей отклонения расположения. Основным достоинством представленного алгоритма является способ составления матриц допусков и средних значений размеров, позволяющий производить расчет замыкающих звеньев размерной цепи без необходимости выявления отдельных размерных цепей, определения увеличивающих и уменьшающих звеньев. Приведен пример размерного анализа технологического процесса механической обработки ступенчатого вала. Рассчитаны допуски и средние значения всех операционных размеров, входящих в технологический процесс. Представлен алгоритм выявления каждого отдельного размера и его допуска из общего массива рассчитанных данных. Назначение средних значений припусков на обработку не рассматривается в данном примере, так как связанные с этим расчеты производятся вне основных матриц.
Бесплатно
Статья научная
Для обеспечения постоянно повышающихся требований к комфортабельности транспортных машин, в первую очередь, характеризующуюся уровнем виброакустического излучения, применяются современные методы оптимизации NVH параметров трансмиссий. Прогресс в развитии программных комплексов позволяет исследовать возмущения, возникающие вследствие проявления нелинейных свойств динамических систем, а также вносить обоснованные доработки и изменения на ранних этапах проектирования. Представленная работа является частью текущего исследования по созданию верифицированной математической модели перспективной автоматической коробки передач (АКП), которая должна адекватно описывать ее виброакустическое поведение в процессе эксплуатации, а ее целью является создание цифровой копии перспективной АКП для шоссейного грузовика категории N2 и оптимизация входящих в нее зубчатых колес. В работе приводятся описание процессов создания цифрового двойника перспективной АКП в программном продукте Simcenter 3D Motion Trasmission Builder и оптимизации зубчатых зацеплений в программном продукте KISSsoft, а также результатов определения оптимальных параметров зубчатых колес. Новизна исследования заключается в создании цифровой копии перспективной АКП, позволяющей моделировать любой режим работы для получения нагрузок, необходимых для определения виброакустического поведения трансмиссии. В соответствии с целью работы был создан цифровой двойник перспективной автоматической коробки передач грузового автомобиля для определения нагрузок в опорах. В результате проведенных расчетных исследований были получены оптимальные параметры зубчатых колес по критерию минимизации кинематической погрешности передачи. Результаты исследования позволили уточнить алгоритм определения и оптимизации нагрузок, формируемых в зубчатых зацеплениях и передаваемых на корпус трансмиссии, который в дальнейшем может быть использован при проектировании коробок передач и редукторных узлов транспортных машин.
Бесплатно
Алгоритм расчета операционных размеров при обработке поверхностей вращения
Статья научная
Алгоритм расчета операционных размеров при многооперационной обработке поверхности вращения основан на составлении и решении векторной размерной цепи для каждой из операций, начиная с последней. Многозвенная векторная размерная цепь приводится к трехзвенной линейной размерной цепи, замыкающим звеном которой является припуск. Составляющими звеньями этой цепи являются радиусы поверхностей, получаемых на двух смежных переходах, и результирующий эксцентриситет между этими поверхностями. Радиус поверхности, получаемой на предшествующем переходе, неизвестен и подлежит расчету. Приводится алгоритм вычисления вероятностных числовых характеристик результирующего эксцентриситета и последующего расчета операционного размера. Расчет по описанному алгоритму продолжается до определения операционного размера заготовительной операции.
Бесплатно
Алгоритм решения упругогидродинамической задачи смазки шатунных подшипников
Статья научная
Рассмотрены основные уравнения упругогидродинамической задачи смазки для шатунных подшипников. Предложен алгоритм решения, основанный на прямой итерационной схеме. Приведены результаты решения для упругого подшипника двигателя Ruston & Hornsby 6 VEB-X MKIII, признанного эталонным в данной области.
Бесплатно
Алгоритм управления механизмом с параллельной кинематической структурой
Статья научная
Приведен алгоритм управления механизмом с параллельной кинематической структурой, имеющим три степени свободы, обеспечивающий перемещение рабочего органа по заданной траектории. Представлены результаты математического моделирования.
Бесплатно
Алгоритмы выписывания уравнений динамики плоских шарнирных механизмов
Статья научная
Предложены новые виды уравнений динамики (УД) произвольных плоских шарнирных механизмов (ШМ), которые используются в алгоритмах выписывания УД конкретных ШМ. Полученные рекуррентные формулы выписывания коэффициентов УД ШМ позволяют минимизировать число операций при их вычислении. Приведены рекомендации эффективного использования предлагаемых видов УД для решения различных задач динамики и управления ШМ.
Бесплатно
Алгоритмы решения первой задачи динамики для плоских рычажных механизмов
Статья научная
На примерах демонстрируется эффективность использования нового метода выписывания формул вычисления сил и моментов сил, действующих в кинематических парах (КП) плоских рычажных механизмов (ПРМ) для заданных законов изменения обобщённых координат.
Бесплатно
Анализ вибраций корпуса турбокомпрессора ТКР-8,5С при его стендовых испытаниях
Статья научная
С целью оценки антивибрационных свойств подшипников ротора турбокомпрессора ТКР-8,5С экспериментально измерялись виброускорения его корпуса. Расчетные значения виброускорений получены с помощью конечно-элементной модели. Сопоставлением результатов расчета с экспериментальными спектрами идентифицированы составляющие, усиленные резонансными колебаниями корпуса.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ термодинамического, газодинамического и гидромеханического нагружений распылителя топливной форсунки дизеля и выполнена оценка их влияния на уровень теплового и напряженно-деформированного состояния в области уплотняющего прецизионного сопряжения. Представлен анализ причин изнашивания и снижения ресурса элементов уплотняющих прецизионных сопряжений распылителей.
Бесплатно
Анализ влияния условий закрепления на смещение нуля кориолисового расходомера
Статья научная
Кориолисов расходомер предназначен для измерения массового расхода жидкостей и газов. Принцип действия расходомера основан на изменении фаз механических колебаний двух пар точек U-образных трубок, по которым движется измеряемая среда. Трубки под воздействием внешнего возбуждения совершают установившиеся вынужденные колебания на резонансной частоте. Сдвиг фаз пропорционален величине массового расхода. Поэтому изменения величины фазового сдвига, не связанные с изменением параметров потока измеряемой среды, приводят к увеличению погрешности измерения массового расхода. Статья посвящена экспериментальной оценке влияния условий закрепления кориолисового расходомера на смещение нуля. Смещение нуля кориолисового расходомера - это величина разности фаз при отсутствии течения измеряемой среды. Для исследования влияния условий закрепления на смещение нуля разработана и изготовлена специальная оснастка, позволяющая изменять жесткость трубопроводов, к которым присоединяется расходомер, за счет изменения длин трубопроводов. Изменение длины трубопроводов приводит к изменению форм и частот собственных колебаний системы «расходомер - трубопроводы». Для определения форм и частот собственных колебаний системы «расходомер - трубопроводы» проведены модальные испытания кориолисового расходомера при разных длинах трубопроводов. Испытания проведены на расходомере со стоячей водой и при текущей воде с постоянным расходом. Установлено, что максимальное смещение нуля наблюдается при длинах трубопроводов, на которых частота собственных колебаний связанной системы «расходомер - трубопроводы» совпадает c частотой резонансных колебаний трубок, на которой работает расходомер. Для уменьшения влияния длин трубопровода на смещение нуля в статье рассмотрено дополнительное жесткое закрепление расходомера за корпус.
Бесплатно
Анализ динамики ротора турбокомпрессорана подшипниках скольжения с плавающими втулками
Статья научная
Рассмотрен несимметричный гибкий ротор турбокомпрессора, опирающийся на подшипники скольжения с плавающими втулками. Рабочая частота вращения ротора составляет 70 000 об/мин. Построена дискретная модель гибкого ротора и исследованы установившиеся режимы движения ротора. Найдена частота вращения, составляющая 85 000 об/мин, выше которой несущая способность подшипников исчерпывается.
Бесплатно
Анализ издержек за время жизненного цикла мощного насоса электрической станции
Статья научная
Описываются составные части издержек в цикле жизни мощных питательных насосов электрических станций. Показано различие между единовременными и текущими издержками, причем последние занимают значительную часть в издержках полного жизненного цикла и доля этих издержек постоянно растет. На примере трех различных типов концевых уплотнений вала показано различие в стоимости жизненного цикла мощного центробежного насоса. Представлена таблица технических мероприятий, повышающих надежность насосного агрегата. Анализом составляющих стоимости жизненного цикла для двух насосов различной надежности (наработки до ремонта) показано, что закупочная цена насоса не может быть единственным критерием для его выбора.
Бесплатно
Анализ кинематической схемы поршневого W-образного двигателя с прицепными шатунами
Статья научная
В данной статье представлен анализ и результаты аналитических, расчетных и конструкторских решений, направленных на реализацию задач по развитию отечественного рынка разработки поршневых (тракторных, автомобильных, авиационных и специальных) двигателей. Авторами предложена оригинальная конструкция W-образного двигателя с прицепными шатунами и выполнен сравнительный анализ особенностей конструкции. Основной особенностью предложенной W-образной конструкции двигателя является существенное уменьшение его длины, а следовательно, длины коленчатого вала. Как известно, процесс изготовления коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания является длительной, сложной и дорогой процедурой по количеству технологических операций как по его механической, так и по термической обработке. При этом важным аспектом при конструировании коленчатого вала являются работы по расчету механической напряженности, крутильным колебаниям, а также оценке гидромеханических характеристик коренных и шатунных подшипников, включая и уравновешиваемость двигателя в целом. В конце статьи представлены три схемы организации работы секции двигателя (авторами принято, что секция - это четыре поршня, два главных и два прицепных шатуна, кинематически связанных с одной шатунной шейкой). Представленные конструкторские отличия от классических схем кривошипно-шатунного механизма (КШМ) позволяют организовывать работу W-образного двигателя в соответствии с задачами, стоящими перед разработчиками. Например, реализация максимальной мощности обеспечивается применением варианта а с повышением силовой и тепловой напряженности деталей цилиндропоршневой группы двигателя (ЦПГ), при организации работы секции по варианту б и в - нагруженность деталей КШМ возрастает, но нагруженность деталей ЦПГ снижается. Учитывая, что представленная W-образная конструкция двигателя с прицепными шатунами имеет одинаковый ход поршней в главном и боковом цилиндрах, а характер протекания рабочего процесса в каждом цилиндре идентичен и сдвинут по углу поворота коленчатого вала, что позволит организовывать работу двигателя по вышепредставленным вариантам, эксплуатационные характеристики такого двигателя существенно расширяются за счет электронного управления организацией работы секции. Дальнейшим продолжением работ для развития данной тематики авторы считают выполнение полного комплекса расчетных исследований с учетом конструктивных особенностей двигателя с W-образной конструкцией КШМ.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются существующие подходы к расчету на выносливость деталей трансмиссий транспортных машин. Проведен анализ одно- и двухпараметрических критериев прочности, а также критериев, учитывающих динамику нагружения. Сформулированы требования к уточненным расчетам на прочность зубчатых передач.
Бесплатно
Анализ математических моделей низкотемпературного газогенератора с твердым охладителем
Статья научная
Выполнено сравнение результатов расчётов модельного газогенератора по математическим моделям различного уровня.
Бесплатно
Анализ многоступенчатых трансмиссий транспортных машин и мировых тенденций их развития
Статья научная
В статье анализируются основные требования, предъявляемые к трансмиссиям перспективных транспортных машин, определяемые их типом, основными технико-экономическими и функциональными характеристиками. Их детализация определяет величины скоростных и силовых диапазонов, скоростную и тягово-динамическую характеристики машины; степень безразрывности потоков мощности при переключении передач; соответствие компоновочным условиям машины, предполагаемым условиям эксплуатации и масштабу производства, уровню унификации. Кроме того, к важным дополнительным требованиям отнесены: способность к диагностированию и реализации систем автоматического управления с использованием возможностей информационно-управляющей системы машины; снижение уровня затрат мощности во вращающихся элементах трансмиссии; ограничение динамической и виброакустической нагруженности; модульность конструкции с возможностью введения гасителей крутильных колебаний, шумопоглощающих устройств и замедлителей хода. В работе делается вывод о том, что обоснованный выбор кинематической схемы проектируемой трансмиссии с учетом вышеперечисленных факторов является определяющим при создании энергосиловых блоков перспективных транспортных машин, в наибольшей степени отвечающих функциональным, эксплуатационным и эргономическим требованиям. Для этого проводится анализ решения следующих важных направлений решения задач разработки трансмиссии для специальной колесной техники на ранних стадиях проектирования применительно к условиям эксплуатации на дорогах общего пользования, а также в тяжелых дорожных условиях Сибири и Дальнего Востока. Целью предлагаемого краткого обзора является обоснование выбора кинематических схем АКП в соответствии с современными тенденциями их развития. При этом решаются задачи анализа особенностей и уровня совершенства механизмов и систем переключения передач; существующей системы оценки показателей качества кинематической схемы трансмиссии; современных методов прогнозирования и обеспечения требуемого уровня динамической и виброакустической нагруженности энерго-силовых блоков транспортных машин.
Бесплатно
Анализ поломок валов питательных насосов мощных энергоблоков
Статья научная
Проводится анализ причин серии поломок вала питательных насосов ПН 1500-350-4, а также результаты численных расчетов динамики жидкости в пусковом устройстве питательных насосов, промышленных испытаний по исследованию динамики ротора в пусковых и рабочих режимах.
Бесплатно
Анализ системы управления демонстратора одного типа
Статья научная
Работа посвящена теме исследований в рамках работ, финансируемых из государственных фондов. В статье рассмотрена задача синтеза системы управления демонстратора одного типа. Приведена кинематическая схема демонстратора, расписаны дифференциальные уравнения его движения, приведены структурные схемы реализации каналов управления демонстратора по вертикальному положению и угловому положению. Произведен синтез параметров каналов системы управления, приведены результаты моделирования его движения. В ходе моделирования были определены предельные характеристики несбалансированности конструкции демонстратора, при которых сохранялась устойчивость системы управления. При этом принципы организации обратных связей, структуры корректирующих устройств и методики синтеза их параметров в системе соответствуют принятым подходам. Рассмотрены вопросы погрешностей системы управления с учетом статических погрешностей навигационной системы. При этом реализация навигационной системы предполагается на базе простых недорогих датчиков в рамках реализации ее как бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Сделаны выводы о возможности вибрационных воздействий на конструкцию демонстратора в связи с режимами работы регуляторов, о необходимых динамических характеристиках навигационной системы, о мероприятиях, которые должны быть проведены по более точному определению параметров системы с целью качественного синтеза параметров регуляторов. В работе также приведены ссылки на современные литературные источники, что подтверждает актуальность темы статьи.
Бесплатно
