Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Все статьи: 681
Полимолекулярная адсорбция смазочных материалов и ее учет в теории жидкостного трения
Статья научная
Рассматриваются закономерности адсорбции компонентов смазочных масел на металлической поверхности, структура и механические свойства адсорбционных слоев и их влияние на реологические параметры смазки в узлах трения. Приводятся реологические модели, предназначенные для использования в гидродинамических расчетах
Бесплатно
Статья научная
В данной статье показано современное состояние разработки теории проектирования многоинструментной обработки на станках-автоматах токарной группы. Отмечено, что существующие модели погрешности обработки учитывают лишь плоско-параллельные перемещения подсистем технологической системы вдоль координатных осей декартовой системы координат X, Y, Z. Такой подход к моделированию процесса образования погрешностей обработки допустим для деталей, имеющих габаритные размеры одного порядка по всем координатным направлениям. Однако на практике нередки случаи, когда обрабатываются детали с габаритными размерами, существенно различающимися в разных направлениях. В этих случаях существенный вклад в погрешность обработки могут вносить повороты обрабатываемой заготовки, особенно по направлениям преобладающих габаритных размеров. Поэтому указана необходимость учета угловых перемещений заготовки под действием сил резания в этих моделях. С этой целью были разработаны полнофакторная матричная модель искажения и поля рассеяния выполняемых размеров многоинструментной двухсуппортной обработки. В этих моделях учитывается комплексная характеристика податливости технологической системы, то есть, кроме собственных упругих свойств системы (плоско-параллельных перемещений технологических подсистем, их угловых перемещений вокруг базовых точек), еще и параметры наладки, для которой эта податливость рассматривается. Поэтому для формирования комплексной характеристики податливости подсистемы были проведены эксперименты по определению податливостей подсистемы технологической системы. Наличие фактических матричных характеристик податливости для реального станка позволяет оценить практическую применимость разработанных полнофакторных матричных моделей точности обработки. В результате появится возможность выявлять степень влияния на точность обработки комплекса технологических факторов, включая структуру многоинструментной наладки, деформационных свойств подсистем технологической системы, режимов резания.
Бесплатно
Получение металлических микропорошков газодинамическим распылением
Статья научная
Показаны технологические схемы распыления металла с плавлением в тигле и бесконтактным способом. Оценены режимы и характеристики получаемого материала.
Бесплатно
Поперечная ребристость на одноклетьевых реверсивных станах холодной прокатки
Статья научная
Одной из проблем при холодной прокатке тонких полос являются автоколебания, возникающие при скоростях прокатки выше 20 м/с. Увеличение амплитуды вибрации происходит настолько быстро, что приходится снижать скорость прокатки или останавливать стан полностью. При холодной прокатке возможно возникновение поперечной ребристости. Поперечная ребристость возникает при автоколебаниях с низким уровнем вибрации, при этом толщина прокатываемой полосы изменяется по гармоническому закону и изменения толщины превышают допустимые величины. Причиной появления автоколебаний являются синхронные колебания последних клетей многоклетьевого стана. На двухклетьевых реверсивных станах холодной прокатки также возможно возникновение поперечной ребристости. Причина - синхронизация колебаний клетей стана. Частота автоколебаний равна собственной частоте станины клетей стана - примерно 100-120 Гц. На одноклетьевых реверсивных станах поперечная ребристость возникает при однопроходной прокатке непосредственно с разматывателя на правую моталку. Параметры колебаний одноклетьевого стана определялись в промышленном эксперименте с использованием беспроводной, мобильной системы вибродиагностики. Определены собственные частоты колебаний станины клети. Частота первой формы - 108 Гц. В спектре присутствуют гармоники до 7-й включительно. Собственная частота разматывателя определялась нестационарным методом с использованием виброаппаратуры фирмы ДИАМЕХ и вибратором в диапазоне частот вращения от 300 до 5000 об/мин. Собственная частота прижимного ролика разматывателя получена экспериментально: ДИАМЕХ - 17 Гц, вибратор - 14-15 Гц, мобильная система диагностики - 11 Гц. Экспериментально получена зависимость изменения частоты автоколебаний от изменения скорости прокатки. Причем частота автоколебаний в три раза превышает частоту вращения рабочих валков и, соответственно, частоту вынужденных колебаний. Получена нелинейная модель отдельно для клети и для разматывателя стана. Определены границы синхронизации и зоны почти периодических колебаний.
Бесплатно
Поршневая тепловая машина для преобразования энергии и производства работы на транспорте
Статья научная
На базе положений равновесной термодинамики, применительно к конструктивной схеме машины-двигателя по патенту РФ № 2460890, даётся характеристика метода расчёта энергетических параметров такой машины, отличительной особенностью которой является непосредственное преобразование возвратно поступательного движения поршня во вращательное грузового вала. Анализируется численная характеристика достоинств реализуемого в ней рабочего цикла.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассматриваются задачи наземной отработки аэробаллистических летательных аппаратов (ЛА) с изменяемыми массогеометрическими характеристиками и их навигационных систем. Сформулирован комплексный подход к решению задачи определения погрешностей углового положения бес-платформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) на стенде определения массогеометрических характеристик (МГХ). Показаны преимущества такого подхода.
Бесплатно
Предсказание релаксационных эффектов в рабочих средах углеводородного состава при высоких давлениях
Статья научная
В статье рассматривается реология углеводородных рабочих сред гидравлических систем. Авторами описываются релаксационные процессы, протекающие в рабочих жидкостях гидравлических приводов высокого давления. Производится анализ влияния структуры молекулярных цепей углеводородных соединений, расположение радикальных групп в углеродной цепи, на реологические характеристики, такие как вязкость и плотность, и релаксационные процессы. Приводятся результаты расчета изменения реологических свойств при высоких давлениях для изомеров гексана и октана. Экспериментально подтверждены значимые различия вязкости и плотности изомеров исследуемых веществ. Определены значения Ван-дер-Вальсовых объемов, площади Ван-дер-Вальсовых поверхностей и длин молекулярных цепей для изомерных структур и зависимость их значений от высоких давлений. Расчет значений Ван-дер-Вальсовых объемов и площади Ван-дер-Вальсовых поверхностей производился на основании метода инкрементов. Проанализирован характер изменения Ван-дер-Вальсовых объемов и площади Ван-дер-Вальсовых поверхностей для изомерных структур исследуемых веществ. Также анализируется влияние Ван-дер-Вальсовых взаимодействий на процессы релаксации молекулярных цепей, определяется характер данной зависимости. Предлагается метод расчета напряжений, испытываемых молекулярными цепями во внешних механических силовых полях, который позволяет при деформации описываемой углеводородной среды учитывать изменение не только линейных размеров самих молекулярных цепей, но и изменение линейных размеров межмолекулярных пространств. Вводятся допущения, способствующие упрощению математического аппарата, применяемого в исходной модели, модели Дуа-Эдвардса. Разработанный авторами метод значительно упрощает расчет напряжений деформации молекулярных цепей, сохраняя при этом высокую точность получаемых результатов. Определен характер релаксации молекулярных цепей изомеров и подтверждена существенная зависимость релаксационных процессов от структуры углеродной цепи.
Бесплатно
Приближенный метод определения моментов инерции тел с жидким наполнением
Статья научная
В общем случае оценка приведенных моментов инерции твердых тел с полостями, заполненными жидкостью, требует вычисление потенциалов Н.Е. Жуковского, что связано с большими затруднениями. Предлагается простой метод определения приведенных моментов инерции твердых тел с жидким наполнением, основанный на свойстве «невовлекаемости» определенной части идеальной жидкости во вращательное движение.
Бесплатно
Применение водовоздушых струйных насосов в системах глубокого вакуумирования
Статья научная
Рассмотрена возможность совершенствования ряда типовых многоступенчатых систем глубокого вакуумирования на основе пароструйных эжекторов, путем замены либо части ступеней, либо всех ступеней на одноступенчатый водовоздушный струйный насос. Для условий реальных установок рассчитаны струйные аппараты, проведено сопоставление затрат энергии для существующих и вновь предлагаемых в данной работе систем.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается возможность применения искусственного интеллекта (ИИ) при технологической подготовке производства (ТПП) на стадии расчета оптимальных режимов резания с учетом нестабильных условий обработки партии деталей на примере плоского шлифования, выполняемого на станках с ЧПУ. Задачи прогнозирования точности обработки и оптимизации режимов резания для станков с ЧПУ до сих пор не решены полностью из-за сложности их решения, связанной: со слишком большой размерностью оптимизируемого поля параметров, с необходимостью одновременного решения большого количества сложных взаимосвязанных математических моделей процесса обработки, оптимизацией многочисленных параметров режимов резания и учетом ограничений целевой функции в многомерном пространстве состояний процесса обработки, сложностью учета разнонаправленного влияния различных нестабильных технологических факторов на процесс съема припуска, сложностью моделей формирования технологического размера и параметров качества обрабатываемой поверхности. Большая размерность задач требует огромных вычислительных мощностей суперкомпьютерной техники, которая не имеет ни одно производственное предприятие. Применение ИИ позволяет преодолеть «проклятие размерности». Задачи прогнозирования точности обработки и оптимизации режимов резания предложено решать в заводских условиях путем применения обученной сверточной нейронной сети (НС), использующейся для распознавания образов, позволяющей рассчитывать оптимальные режимы резания для станков с ЧПУ и прогнозировать точность обработки. Обучение НС проводится на множественной выборке (сто тысяч и более операций с ЧПУ) с готовыми оптимальными режимами резания. Подготовка выборки операций с готовыми оптимальными решениями проводится заранее на суперкомпьютере с применением программного обеспечения, созданного на основе разработанной методики комплексной структурно-параметрической оптимизации режимов резания для станков с ЧПУ, учитывающей влияние различных переменных технологических факторов на процесс обработки партии деталей.
Бесплатно
Статья научная
Описаны практические примеры реализации методики имитационного моделирования испытаний для обеспечения надежности элементов ходовой системы быстроходных гусеничных машин. Предложен способ задания типовых внешних воздействий, а также скорости при моделировании движения машины.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены результаты экспериментальных исследований нагруженности траков гусеничного движителя быстроходной машины в условиях реальной эксплуатации. На основе их анализа предложена модель взаимодействия траков с грунтом, отображающая особенности формы опорной поверхности, случайный характер внешних нагрузок и опирания, разработаны методики расчета напряжений в опасной точке и накопленного усталостного повреждения. Приведены результаты анализа влияния различных факторов на долговечность трака.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются примеры применения пакетов прикладных программ, разработанных для расчета гидромеханических характеристик сложнонагруженных трибосопряжений при обосновании конструктивных параметров подшипников коленчатых валов на ранней стадии проектирования поршневых двигателей.
Бесплатно
Применение современных технологий проектирования при разработке и форсировании дизельного двигателя
Статья научная
Показана актуальность применения современных технологий для ускорения проектирования и повышения качества в производстве дизельных двигателей. Представлены технические требования на дизельный двигатель ЧН 13/15. Приведены рекомендации для повышения технического уровня двигателя, системные технические решения, полученные для основных узлов.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложена методика расчетной оценки усталостной долговечности при многоцикловом нагружении, основанная на использовании структурной модели материала. Рассматривается многопараметрическое случайное нагружение, когда случайные процессы изменения компонентов тензора напряжений являются независимыми. Структурная модель характеризуется набором поверхностей текучести (сфер) в пространстве девиатора деформаций. Для ее построения использовано описание диаграммы деформирования материала формулой Рамбер - Осгуда. Погрешность аппроксимации диаграммы деформирования материала этой зависимостью обычно не превышает 5 %. С помощью структурной модели производится расчет микропластических деформаций, вызывающих накопление повреждений при многоцикловом нагружении. Приведены основные соотношения метода и методика идентификации модели накопления повреждений. Идентификация модели производится на основе обычных усталостных характеристик материала. Для повышения точности расчетной оценки долговечности предложено использовать корректированную линейную гипотезу суммирования повреждений. Представлен алгоритм, позволяющий построить блок нагружения и определить значение корректирующего коэффициента по результатам расчетов с помощью структурной модели материала. Приведены результаты тестовых расчетов. Показано, что для случая однопараметрического случайного нагружения применение предлагаемой методики дает результаты, хорошо согласующиеся с традиционными подходами. В случае многопараметрического нагружения выполнено сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными для плоского напряженного состояния. Отличие в оценке ресурса не превышает 15-20 %. С учетом большого естественного разброса усталостных характеристик материалов такое отличие является вполне допустимым. В рамках разработанного подхода предложен алгоритм определения числа циклов различной амплитуды, составляющих случайный процесс. Алгоритм основан на анализе числа реверсов при перемещении поверхностей текучести структурной модели. Он может представлять самостоятельный интерес при разработке методов схематизации случайных процессов.
Бесплатно
Применение тестового метода при экологическом мониторинге каталитических нейтрализаторов
Статья научная
Из-за ужесточения требований к нормам выбросов транспортных средств система выпуска насыщается дополнительными элементами для поддержания необходимого уровня выбросов - системой рециркуляции отработавших газов (ОГ), каталитическим нейтрализатором (КН), сажевым фильтром и т. д. Введение дополнительных элементов в системе выпуска сказывается на режимах и условиях работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). При этом процесс диагностирования степени износа КН осложняется из-за наличия множественных связей между структурными и диагностическими параметрами. Эти связи формируются в процессе реализации газообмена между воздухом во впускном тракте, топливно-воздушной смеси (ТВС) в цилиндре и ОГ в выпускном тракте и включают в себя целый ряд физических закономерностей, обуславливающих эти связи. Постепенный износ каталитического нейтрализатора приводит к повышению противодавления в выпускном тракте из-за образования поверхностного нагара, оплавления и разрушения керамических сот, что повышает механические потери и снижает эффективность работы двигателя. В статье представлен тестовый метод, позволяющий осуществлять непрерывный контроль технического состояния каталитического нейтрализатора и с высокой точностью идентифицировать его изменения. В теоретической части исследования рассмотрена методика расчета сопротивления каталитического нейтрализатора с учетом влияния сопротивлений пористого объема, термического сопротивления и сопротивления структуры (вида) материала. В экспериментальной работе анализировались данные при взаимодействии только двух входных параметров - длительность впрыска и эквивалентное сопротивление каталитического нейтрализатора.
Бесплатно
Применение ярославских моторов на тракторах класса тяги 10 тонн
Статья научная
На основании анализа энергетических показателей массово выпускаемых дизелей Ярославского моторного завода, сопоставления их с показателями дизелей, устанавливаемых на гусеничные машины класса тяги 10 тонн, с учетом уже имеющегося опыта использования двигателей Ярославского моторного завода делается заключение о возможности использования ярославских моторов на машинах такого класса.
Бесплатно
