Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Все статьи: 639
Статья научная
Представленные в статье исследования относятся к области аэродинамики летательных аппаратов, они направлены на улучшение точности моделирования отрывных течений с использованием RANS-модели турбулентности. Для проведения исследований использован метод математического моделирования с применением пакета прикладных программ вычислительной гидрогазодинамики. По результатам численного моделирования проведена оценка влияния уменьшения константы a1RANS-модели турбулентности (k-ω SST Ментера) на параметры обтекания авиационного профиля NACA 0012. Исследуемое течение принято несжимаемым, трехмерным, число Рейнольдса Re = 3.106, диапазон исследуемых углов атаки α = 0…15°. Использована гексагональная сеточная модель, пограничный слой выполнен из условия ограничения безразмерного расстояния до стенки Y+
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено влияние конструктивных особенностей на жесткость механизма с параллельными кинематическими цепями с шестью степенями. Показано, что наибольшая жесткость соответствует механизму со сдвоенными шарнирами.
Бесплатно
Статья научная
Приводится анализ взаимосвязей между коэффициентом сопротивления передвижению гусеничной транспортно-тяговой машины по деформируемой опорной поверхности и основными конструктивными параметрами гусеничного движителя для различных условий работы.
Бесплатно
Влияние конструкции распылителя форсунки на технико-экономические показатели дизеля
Статья научная
Экспериментально исследовано влияние конструкции распылителя топливной форсунки на мощностные и экономические показатели тракторного дизеля. Установлено снижение температуры отработавших газов и удельного эффективного расхода топлива применением распылителя новой конструкции в дизеле с газотурбинным наддувом повышенной размерности.
Бесплатно
Влияние магнитного потока на экологические показатели ДВС
Статья научная
Экспериментальные исследования влияния магнитных полей на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания показали улучшение топливной экономичности и снижение содержания токсичных компонентов в отработавших газах. Рассмотрены перспективы дальнейшего снижения токсичных компонентов путем интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания магнитным полем, приведены результаты ходовых испытаний автомобиля ВАЗ-21213 «Нива» в условиях городского цикла движения.
Бесплатно
Влияние микроструктуры металла на процесс струеобразования
Статья научная
На основании обзора научно-технической литературы проводится анализ влияния микроструктуры материала кумулятивной облицовки на пробивную способность кумулятивных зарядов: в зависимости от среднего диаметра, прочности границ, однородности формы, размера и ориентации зерен металла. Выдвигается и обосновывается модель идеальной структуры металла кумулятивной облицовки. Проводится оценка современного уровня развития технологий производства кумулятивных облицовок, рассматриваются перспективные технологии, оценивается возможность создания кумулятивных облицовок с требуемой микроструктурой. Исходя из допущения о неделимости и целостности зерна металла, основанного на постулатах мезомеханического явления зернограничного скольжения, выдвигается идея о возможности проведения численных экспериментов по формированию кумулятивных струй с разным задаваемым шагом расчетной сетки. Проводится численный расчет функционирования кумулятивных зарядов конической и сложной коническо-кольцевой формы облицовки для стороны ячейки-зерна в 500, 250 и 125 мкм. Визуально оценивается эффективность процесса струеобразования в зависимости от величины зерна по выделяемым параметрам: направлениям векторов скоростей ячеек-зерен материала и вводимому параметру γ - угол между приведенным вектором скорости головной части струи и осью симметрии струеобразования. Полученные результаты коррелируют с существующими знаниями о физике процесса кумуляции: при уменьшении размера стороны ячейки-зерна направленность течения металла увеличивается, форма головной части струи «вытягивается». То есть предлагаемый способ численных исследований проблемы взаимосвязи микроструктуры кумулятивной облицовки и пробивающей способности кумулятивного заряда открывает широкие возможности в дальнейших исследованиях, в том числе при моделировании кумулятивных облицовок с более мелким зерном и при различных модификациях математической постановки задачи.
Бесплатно
Статья научная
Формулируется задача расчёта гидромеханических характеристик (ГМХ) сложнонагруженных подшипников скольжения, у которых форма поперечного сечения поверхностей, ограничивающих смазочный слой, отличается от идеальной (круглоцилиндрической) формы. Анализируются результаты расчёта ГМХ шатунного подшипника коленчатого вала дизельного двигателя при наличии овальностей шатунной шейки и вкладыша.
Бесплатно
Влияние предварительного нагружения на баллистические свойства стеклопластиковых панелей
Статья научная
Проведены статические испытания стеклопластика марки СТЭФ на растяжение для определения упругих и прочностных характеристик на испытательной машине INSTRON 5882. Обширные баллистические испытания были проведены на пластинах их стеклопластика СТЭФ, используя стальной шарик диаметром 6,35 мм. Для разгона шарика до скоростей 900 м/с был использован баллистический стенд ЮУрГУ. Испытания были проведены для пластин без предварительной нагрузки, а также для пяти уровней предварительного нагружения. Нагружение задавалось с помощью испытательной машины INSTRON 5882. Образец помещали в захваты и задавали требуемую растягивающую нагрузку, после чего по образцу производился выстрел. Баллистические характеристики были оценены с точки зрения предельной характеристики материала - баллистического предела V50. После испытаний было произведено сравнение эффективности материала при разных уровнях предварительного нагружения. Были построены баллистические кривые для каждого уровня нагрузки, а также получена зависимость изменения баллистического предела от величины предварительной нагрузки. Было получено, что предварительная нагрузка уменьшает баллистический предел стеклопластиковых пластин. При величине предварительной нагрузки, равной 50 % от предела прочности материала баллистический предел уменьшается на 15 %. Также была найдена зависимость площади расслоения стеклопластика от начальной скорости удара для каждого уровня нагрузки. Было отмечено, что время отклика на разрыв образца после пробития зависит от уровня предварительной нагрузки. Так максимальная задержка разрыва после пробития составляла около 8 с для образца, предварительно нагруженного до 180 МПа. Эта задержка возникает из-за ползучести материала и зависимости прочности от времени.
Бесплатно
Влияние профиля днища камеры сгорания в дизеле на распределение температуры горящей смеси
Статья научная
Определено распределение температуры рабочего тела в цилиндре и камере сгорания с различной формой поперечного сечения, обусловленное сгоранием топлива и движением газовой смеси. Отмечено влияние на температурную неоднородность рабочего тела направления потоков газовой смеси, обусловленного отклоняющим действием выступа на днище камеры сгорания, и установлены области с наиболее высокими температурами в объеме камер сгорания различной формы.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена методика определения подвижных (отверстия в шатунной шейке коленчатого вала) и неподвижных (канавки на поверхности вкладышей) источников смазки для подачи смазки в смазочный слой сложнонагруженного подшипника скольжения теплового двигателя. Для расчета поля гидродинамических давлений в слое смазки подшипника рассматриваются два алгоритма интегрирования модифицированного уравнения Элрода для оценки степени заполнения зазора. Проведенные расчетные исследования показали, что разработанные расчетные алгоритмы оказались эффективными как для расчета статически, так и динамически нагруженных трибосопряжений. Однако для первой модификации были отмечены численные колебания искомой функции на границе восстановления смазочного слоя, особенно для высоких значений относительного эксцентриситета, что характерно для подшипников коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Вторая модификация, для которой использовался метод конечных разностей, характеризуется относительной простотой численной реализации и стабильностью итерационной процедуры. Предложенные методики были использованы при расчетном анализе сложнонагруженных трибосопряжений, к которым относятся шатунные подшипники коленчатого вала теплового двигателя. Для двигателей КамАЗ и ДМ-21 было рассмотрено влияние расположения источников смазки на гидромеханические характеристики (ГМХ) сложнонагруженных подшипников скольжения. Для дизеля КамАЗ проведены параметрические исследования, заключающиеся в определении наиболее рационального расположения отверстия для подачи смазки в шатунной шейке. При этом были рассчитаны все основные ГМХ трибосопряжения и на основании их анализа были предложены наиболее оптимальные решения. Для дизеля ДМ-21 предложены оригинальные схемы расположения частичных и полных маслоподающих канавок для распределения и для подачи смазки в шатунные подшипники. Кроме того, показано, что дополнительным методом улучшения гидромеханических характеристик является выбор моторного масла с улучшенными вязкостно-температурными характеристиками, позволяющий улучшить основные гидромеханические характеристики в пределах 10-20 %.
Бесплатно
Влияние режимов работы дизеля на параметры смазочного слоя подшипников поршневого пальца
Статья научная
Приводятся результаты экспериментального исследования параметров смазочного слоя в подшипнике поршневого пальца на реально работающем дизеле. Показано существование трех режимов работы подшипника: жидкостного, полужидкостного, граничного.
Бесплатно
Статья научная
Расчетным исследованием рабочего цикла определен оптимальный угол максимальной скорости сгорания в HCCI двигателе, при котором достигаются наилучшие индикаторные показатели. Увеличение степени рециркуляции отработавших газов предложено применять при соответствующем повышении температуры в начале сжатия.
Бесплатно
Статья научная
При возникновении автоколебаний ролика натяжной станции петленакопителя стана холодной прокатки во время эксплуатации появляются трещины на наружных поверхностях ролика. С целью определения причин возникновения автоколебаний натяжной станции травильного агрегата стана 2000 проведен отсеивающий промышленный эксперимент по оценке влияния технологических и диагностических факторов на ее состояние. Базы данных технологических и вибрационных параметров стана и ролика натяжной станции представляют собой единую гибридную базу данных, объединенную графической оболочкой. Промышленный эксперимент - это, как правило, пассивный эксперимент. То есть эксперимент, в котором экспериментатор не имеет возможности вмешиваться в процесс проведения эксперимента. Но на стане холодной прокатки один отдельно взятый независимый эксперимент требует всего 5-6 минут. Каждый рулон - разной толщины, ширины, различного химического состава и, соответственно, с различными механическими свойствами. Кроме того, различна скорость прокатки, натяжение полосы, обжатие полосы, различные силы трения на натяжной станции и т. д. Каждый рулон - это независимый эксперимент. Если информация о технологических и диагностических параметрах хранится достаточно долго, например год или два, этой информации достаточно, чтобы работать с ней как с лабораторным экспериментом: с запаздыванием по времени, но с информацией, достаточной для планирования эксперимента. Нужно только из массива данных выбрать информацию, которая соответствует плану эксперимента. Используя базу данных, провели промышленный эксперимент по определению условий возникновения автоколебаний ролика натяжной станции и прокатываемой полосы. Получена явная зависимость возникновения автоколебаний НС8 от скорости протягивания полосы в момент вырезания неметаллического включения (класс 3). Скорость протягивания должна быть в пределах от 0,5 до 1,0 м/с. При скоростях протягивания в диапазоне от 2,0 до 2,5 м/с автоколебания не возникают. Условия возникновения трещин на торцовых поверхностях ролика отсутствуют.
Бесплатно
Влияние смешанного регулирования мощности на показатели рабочего цикла бензинового двигателя
Статья научная
Предложены уравнения для оценки кинетических констант процесса сгорания при смешанном регулировании мощности бензинового двигателя на эксплуатационных режимах. Проанализировано влияние способов организации смешанного регулирования мощности на характер и степень изменения топливной экономичности двигателя ВАЗ 21124.
Бесплатно
Статья научная
Разработана модель процесса сгорания двухкомпонентного топлива, в которой отдельно описываются процессы сгорания для каждого компонента, протекающие одновременно по законам химической кинетики с переменными энергиями активации. Выполнены расчеты рабочего цикла двигателя с воспламенением гомогенного заряда от сжатия при использовании в качестве топлива смеси диметилового эфира и метана. Проанализировано флегматизирующее влияние метана на способность к самовоспламенению диметилового эфира.
Бесплатно
Статья научная
Двигателестроение является одной из критически важных отраслей энергетического машиностроения. Наличие агрегата турбонаддува в современном двигателе позволяет ему отвечать высоким требованиям энергоэффективности и экологичности. При этом современные тенденции модернизации узлов наддува характеризуются повышением механической и тепловой нагрузки на элементы турбокомпрессора, в том числе и на подшипники скольжения. Гидромеханические характеристики, анализ которых позволяет оценить работоспособность опор скольжения, зависят от большого количества внешних и внутренних факторов. Наиболее значимыми являются: свойства смазочного материала, тепловая нагруженность элементов конструкции, а также процессы в корпусе подшипников. Учет влияния этих факторов требует новых численных методов расчета, подходов к оценке несущей способности и других характеристик трибосопряжений. Основной целью настоящей работы является определение уровня тепловых нагрузок, возникающих в элементах корпуса подшипникового узла, а также их влияние на динамику гибкого асимметричного ротора и гидромеханические характеристики трибосопряжений. Для проведения расчетных исследований был использован разработанный и апробированный авторами алгоритм динамики упругого ротора на многослойных опорах скольжения. В качестве результатов исследований в работе представлены зависимости гидромеханических характеристик многослойных подшипников скольжения, а также величины амплитуд колебаний элементов гибкого ротора под воздействием тепловых процессов. По величине амплитуды колебаний гайки колеса компрессора проводилась оценка работоспособности подшипников скольжения. При этом принимались во внимание значения температуры элементов конструкции и смазочного материала в каждом слое трибосопряжений. Основываясь на полученных результатах, выявлено, что тепловые процессы, происходящие в корпусе подшипников при работе механизма, значительно влияют на характеристики подшипников скольжения, которые в свою очередь обеспечивают работоспособность турбокомпрессора в целом. В связи с этим для подбора геометрических характеристик подшипников скольжения на стадии проектирования турбокомпрессора необходимо учитывать как скоростные режимы, так и тепловые нагрузки на элементы корпуса.
Бесплатно
Влияние частоты вращения коленчатого вала на показатели рабочего цикла HCCI двигателя с наддувом
Статья научная
Рассмотрены закономерности влияния частоты вращения коленчатого вала на показатели процесса сгорания и индикаторные показатели рабочего цикла HCCI двигателя с наддувом. Обоснована возможность корректировки момента воспламенения и скорости сгорания подбором оптимальной температуры в начале сжатия для каждого скоростного режима.
Бесплатно
Статья научная
В статье исследована механика фрикционной печатной пары с учетом шероховатости поверхности печатной формы. Целью работы является исследование влияние шероховатости поверхности печатной формы на относительное передаточное число. Установлено, что углубление микровыступов шероховатости поверхности печатной формы создают дополнительные смещения и деформацию декеля в зоне печатного контакта. Приведен краткий обзор литературных данных по исследованию фрикционной печатной пары, анализ которых показал, что при исследовании механики печатной пары не учтен влияние микрогеометрии контактирующих поверхностей на исследуемые параметры. Для определения внедрения неровностей шероховатости поверхности использована дискретная модель шероховатости представленного в виде набора одинаковых сферических сегментов. Исследование влияния микрогеометрии на деформацию декеля также на относительное передаточное число производилось с учетем углубления микровыступов шероховатости поверхности печатной формы в тело декеля, которые приводят к дополнительным смещениям и деформации декеля в том числе. Разработана методика расчета деформации декеля и относительного передаточного числа с учетом шероховатости поверхности печатной формы, и установлено, что при больших значениях величины шероховатости относительное передаточное число для упругих декелей уменьшается, а для спрессовывающихся - увеличивается. Данное исследование по сравнению с аналогами позволяет определить изменение длины декеля данного состава при известных параметрах печатной пары, механических характеристик и микрогеометрии поверхности печатной формы. Методика расчета позволяет прогнозировать качество печатных оттисков, тиражестойкость печатных форм и точно настраивать печатную машину перед печатным процессом.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время использование стандартных технико-экономических показателей горнодобывающего предприятия для учета процессов эксплуатации и ремонта большегрузных карьерных автосамосвалов БелАЗ не обеспечивает полного понимания причин выхода из строя этих машин и всего горного оборудования. Это затрудняет определение первоначальных причин отказов и условий их появления, что, в свою очередь, мешает разработке более эффективных стратегий технического обслуживания и ремонта автосамосвалов БелАЗ. Для решения этой проблемы необходимо использовать формулы расчета показателей безотказности, такие как формула Стеджерса и математическое ожидание наработки до отказа. Эти методы позволяют более точно определить вероятность возникновения отказов и выявить наиболее возможные причины их появления. Таким образом, они способствуют более эффективному управлению рисками отказа оборудования и повышению надежности системы использования большегрузных карьерных автосамосвалов БелАЗ и их ремонта. Однако использование формул расчета показателей безотказности требует более высокой квалификации работников горнодобывающего предприятия, дополнительных знаний и навыков в области машиноведения, математики и статистики. В целом использование технико-экономических показателей в сочетании с формулами расчета показателей безотказности является важным инструментом для повышения эффективности и надежности системы использования автосамосвалов БелАЗ и их ремонта на горнодобывающем предприятии. Однако для достижения максимальной эффективности эксплуатации оборудования необходимо учитывать все возможные факторы, влияющие на процесс эксплуатации и ремонта большегрузных карьерных автосамосвалов БелАЗ, а также постоянно улучшать методы и инструменты управления рисками.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена расчётная схема учёта зазоров и образования области особых положений в реальных механизмах и выявлена внутрицикловая переменность их структуры в результате вокального вырождения и восстановления их кинематических пар. Предложены обобщённые критерии существования в механизме области особых положений и на основании предлагаемой теоремы об образовании области особых положений исследованы размеры этой области в механизмах с зазорами в кинематических парах.
Бесплатно
