Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Все статьи: 695
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
Статья научная
В статье выполнен анализ кинематики кривошипно-шатунного механизма с оценкой возможности организации рабочего процесса с использованием двухфазного впрыска топлива V-образного двигателя с прицепными шатунами и одинаковым ходом поршней. Отмечены преимущества и недостатки двух схем конструкций главного шатуна, что позволило оценить особенности возникновения дополнительного изгибающего момента и факторы, влияющие на его формирование. Рассмотрены две схемы конструкции главного шатуна. Первая, когда угол между продольными осями главного шатуна и его прицепа равен 60, вторая – когда этот угол равен 67 при угле развала цилиндров, равном 60. Сравнительный кинематический анализ конструкции главного шатуна, выполненный по первой и второй схемам, в составе кривошипношатунного механизма двигателя типа В-2 позволил определить значение угла между осью прицепного шатуна и осью бокового цилиндра, характеризующего возникновение дополнительного изгибающего момента. Определены некоторые базовые положения, направленные на реализацию двухфазной системы впрыска топлива при использовании первой схемы конструкции главного шатуна, а также углы подачи запальной и основной порций топлива с целью формирования идентичного рабочего процесса, реализуемого при использовании главного шатуна, конструкция которого выполнена по второй схеме. Графически представлены условия момента подачи топлива при формировании негативных факторов, действующих на главный шатун, а также актуальность двухфазной схемы подачи топлива. Сделан вывод, что организация двухфазной схемы подачи топлива в цилиндры при формировании одинакового хода поршней и минимизации негативного воздействия дополнительного изгибающего момента является перспективным направлением повышения технического уровня V-образных двигателей с прицепными шатунами.
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
Оценка безопасности усиленной системы ROPS бульдозера Б14
Статья научная
Согласно требованиям технического регламента Таможенного союза, все бульдозеры должны быть оборудованы системой защиты оператора ROPS при опрокидывании агрегата. Бульдозеры Б11 и Б14 производства Челябинского тракторного завода имеют одинаковую шестигранную кабину. Однако разная масса этих бульдозеров не позволяет использовать один ROPS. Целью исследования была модернизация защитной конструкции ROPS бульдозера Б11 для использования ее на бульдозере Б14. Оценка соответствия ROPS требованиям безопасности проводилась на основе натурных экспериментов в соответствии с требованиями ГОСТ. Первоначально были выявлены слабые места защитной кабины. Усиление конструкции ROPS включало в себя увеличение жесткости узла крепления и усиление самого ROPS путем приварки усиливающих уголков к верхней части стоек. Последующие испытания подтвердили увеличение несущей способности усиленной конструкции ROPS. Усиленная конструкция ROPS поглотила требуемую энергию удара 40,9 кДж при деформации 355 мм при боковой нагрузке. Требуемая нагрузка 217 кН была достигнута при деформации 390 мм. После снятия боковой нагрузки конструкция ROPS с пластической деформацией была дополнительно подвергнута вертикальной нагрузке. Проникновения деталей конструкции ROPS в область ограниченного объема, имитирующую место оператора, не наблюдалось. Это подтвердило соответствие усиленной конструкции ROPS требованиям безопасности при ее эксплуатации на бульдозере Б14.
Бесплатно
Оценка величин допусков параметров подшипника скольжения по дисперсии его несущей способности
Статья научная
Приводятся теоретические положения и методика назначения допусков параметров подшипников скольжения при их серийном изготовлении. На примере ступенчатого подшипника скольжения с несжимаемой смазкой рассчитываются допуски параметров для различных законов распределения случайных величин.
Бесплатно
Статья научная
Решение проблемы повышения моторесурса двигателя внутреннего сгорания (ДВС) непосредственно связано со снижением потерь энергии на преодоление трения в элементах систем, механизмов и сложнонагруженных трибосопряжений (ТС). Среди механических потерь на трение особое место занимают гидромеханические потери на трение в ТС ДВС. Снижение потерь энергии на преодоление трения достигается уменьшением механических потерь за счет ограничения уровня нагруженности трущихся поверхностей, увеличением доли жидкостного режима трения для наиболее критичных по надежности ресурсоопределяющих сложнонагруженных ТС. Для сложнонагруженных ТС свойственны переменные по времени и величине действующие нагрузки, при которых положение подвижного элемента в сопряжении характеризуется высокими значениями эксцентриситетов. К таким сложнонагруженным ТС относят коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, сопряжения «направляющая поршня - гильза цилиндра» и «поршневое кольцо - гильза цилиндра», опорные и упорные подшипники турбокомпрессора ДВС и т. п. Одним из способов снижения масляного голодания является текстурирование контактирующих поверхностей, которое позволяет увеличить несущую способность сложнонагруженного подшипника за счет создания множества «микроклиньев». В частности, текстурирование поверхности вкладышей подшипников коленчатого вала может выполняться в виде эллиптических микроямок, которые позволяют сохранять масло на поверхности трения при любых режимах работы дизеля. В статье выполнен обзор основных видов микротекстурирования поверхностей трения ТС. Создана расчетная модель и разработана программа расчетного анализа ТС «шейка коленчатого вала - вкладыш» ДВС. Выполнены расчеты гидромеханических характеристик (ГМХ) ТС для различных видов микротекстурирования на примере шатунного подшипника дизеля ЧН 13/15.
Бесплатно
Оценка влияния тепловых деформаций деталей питательного насоса на его работоспособность
Статья научная
Выполнены расчеты тепловых деформаций деталей корпуса питательного насоса тепловой электростанции. Показано, что неравномерность нагрева приводит к уменьшению зазоров в подшипниках и может являться причиной их разрушения. Приведены числовые оценки изменения зазоров на различных режимах.
Бесплатно
Оценка деформаций тонкостенных труб из коррозионностойких сталей при холодной гибке с раскатыванием
Статья научная
Тонкостенные трубы из коррозионностойких сталей находят широкое применение в авиации, ракетостроении, космической технике, судостроении, машиностроении, черной и цветной металлургии, атомной энергетике, химической, нефтяной и газовой промышленности и других отраслях. Гибка труб является одной из основных операций технологического процесса изготовления деталей трубопроводов. Несмотря на это, в современных производственных условиях практически невозможно осуществить качественную гибку в холодном состоянии труб диаметром свыше 60-70 мм, поскольку она сопровождается нежелательными для последующей эксплуатации явлениями: утонением стенки на внешней части трубы, овализацией (сплющивание) поперечного сечения, образованием гофр и изломов на внутренней части. Разработанная в ЮУрГУ технология гибки тонкостенных труб с раскатыванием устраняет перечисленные недостатки. При вращении раскатника, заведённого в трубу с достаточно большим натягом, в каждой точке кольцевой зоны раскатывания возникает знакопеременный изгиб, при котором изгибные напряжения кратковременно достигают предела текучести. В результате при приложении относительно небольшого изгибающего усилия происходит гибка в перемещающейся кольцевой зоне раскатывания. В статье рассмотрены результаты экспериментальной оценки деформаций тонкостенных труб при гибке с раскатыванием. Приведена методика проведения эксперимента. Для проведения экспериментов использовался специальный станок для холодной гибки труб с раскатыванием. В основе способа оценки деформаций был использован «Метод сеток». Были определены величины удлинения и уменьшения длины стенок трубы, участвовавших в гибе. В результате проведенного исследования удалось оценить степень и характер деформации в продольном и поперечном сечении стенок трубы при гибке с раскатыванием и, как следствие, рассчитать указанные деформации и утонения стенок трубы, что является важной эксплуатационной характеристикой.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены отопительные приборы инженерных объектов, включающие отопительные элементы (радиаторы) и измерительные элементы (сенсоры температуры и расхода), являющиеся структурной составляющей интегрированной Системы индивидуального учета, распределения и потребления энергетических ресурсов. Важнейшей особенностью Системы является наличие сенсоров расхода и температуры теплоносителя, оснащенных беспроводным интерфейсом. Снятие измерений производится путем опроса сенсоров через заданные промежутки времени. Поэтому одной из важнейших характеристик отопительных приборов являются их динамические характеристики, определяющие период опроса сенсоров. Предлагаемая оценка динамических характеристик радиаторов может быть использована при разработке систем охлаждения автомобильной техники.
Бесплатно
