Расчет и конструирование. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Maximum oil film temperature of 8-lobe journal bearings
Статья научная
Multilobe journal bearings of steam turbines have well-known thermal problems. The paper presents the results of the calculations of maximum oil film temperature of8-lobe journal bearings. Generally, there is small effect of the bearing relative clearance and lobe relative clearance on the displacement of journal and static equilibrium position angles.The orientation of load with regard to the bottom lobe (lobes) of multilobe bearings affects the maximum oil film temperatures of oil film. Also, the bearing geometry parameters such as the bearing relative clearance, lobe relative clearance cause the variation in the maximum oil film temperature. It was stated in this investigation that an increase in the lobe relative clearance and journal rotational speed causes the decrease in the maximum oil film temperature.
Бесплатно
Possibility of using ribs to protect pipelines from the long crack propagation
Статья научная
This research aims to build a finite element model of oil or gas steel pipelines transmission. The model has been developed in that crack propagation in pipes can be reduced as possible to avoid the failure. The suggestion that is taken into consideration for this purposeis to stopping crack propagation as possibly, is by using ribs as arresters. Different thicknesses have been tested for the ribs used in this study. The first one was of 0.02 m, while as the second thickness was of 0.05 m. The dimensions of pipe are of 0.01 m thickness, and diameter of 0.5 m. The model of pipe consists of three parts. The first part has two different lengths 2 m and 3 m. The second, which is the rib, is of length of 0.15 m. The third part of pipe has the length of 1 m. So all the three parts are made up the case study that was studied in this work. The value of stress intensity factor K1 for different lengths of cracks has been calculated by the finite element model deve-loped by using ANSYS package. These calculations were applied with and without ribs. The results showed that when using the ribs, the stress intensity factor would be reduced significantly. This leads to reduce the possibility of failure.
Бесплатно
Статья научная
A car suspension is a set of mechanisms. It creates an elastic connection between the undercarriage and the wheels of a motor vehicle. It adjusts the position of the body while the car is moving. The car suspension also reduces the dynamic loads on the motor vehicle undercarriage and wheels. Dynamic loads are the cause of body vibrations. They are formed when the car wheels meet into contact with the road surface. The dynamics of the motor vehicle movement largely depends on the vibration-protective properties of the body suspension. It is the most important parameters of the motor vehicle suspension when driving on uneven roads. Vibration-protective properties have a significant impact on the operational properties of the motor vehicle. These include smoothness, average speed, fuel efficiency, etc. To improve the vibration-protective properties of the car suspension, its elastic and damping characteristics should change depending on different conditions of the motor vehicle implementation. The article investigates the vibration-protective properties of the suspension with stepwise regulation of inelastic resistance in the vibration cycle. The article presents a mathematical model of a single-mass single-support oscillatory system with an adjustable damper. A theoretical comparative analysis of vibration-protective properties of a single-mass single-support suspension with unregulated and instantly adjustable damping in the oscillation cycle is carried out. It was found that, in comparison with unregulated damping, its instantaneous regulation in the oscillation cycle provides a low level and approximate constancy of the vertical acceleration range of the sprung mass in the resonant oscillation zone, but causes an abrupt change in acceleration at the moments when the damping is turned off when the suspension passes its middle position.
Бесплатно
Автоматизация проектирования систем газоснабжения ракетно-космических комплексов
Статья научная
Рассмотрены особенности систем газоснабжения ракетно-космических комплексов. Проанализирован процесс проектирования систем газоснабжения, обосновано использование выбранной системы математических моделей. Приведена предлагаемая методика проектирования, описана структура разработанного программного комплекса.
Бесплатно
Автоматизация рабочего процесса магнитореологического дросселирующего устройства
Статья научная
Анализируются элементы магнитореологических приводных систем. Рассматривается способ регулирования расхода в управляющей магнитореологической линии при помощи магнитореологического дросселирующего устройства и приводится метод автоматизации рабочего процесса магнитореологического дросселирующего устройства. Описывается способ реализации передачи управляющего сигнала и организации обратной связи по давлению. Приводится способ расчета управляющего сигнала контроллером и пример управляющего алгоритма. В тексте приводятся принципиальные электрические схемы управления рабочим процессом магнитореологического дросселирующего устройства, позволяющие применять подобные магнитореологические дросселирующие устройства в приводах автоматических и мехатронных систем. Также приведен способ осуществления регулирования рабочих процессов магнитореологического дросселирующего устройства при помощи включения в систему дифференциального манометра. Описывается функциональная схема реализации работы тензодатчика разности давления. Авторы предлагают принципиальную гидравлическую компоновочную схему для включения магнитореологического дросселирующего устройства в управляющий магнитореологический контур, предусматривающую термостатирование рабочей среды и позволяющую производить температурное дорегулирование реологических свойств рабочей жидкости. Приведен способ реализации проточного термостатирования рабочей среды магнитореологической системы. Рассматриваются особенности управления системами термостатирования, созданными на безе термоэлектрических полупроводниковых элементов. Описываются преимущества применения предложенной системы. Приводятся статические характеристики дросселирующего устройства, работающего в автоматическом режиме поддержания требуемых расходных характеристик. Производится анализ результатов натурного эксперимента и проводится их сопоставление с результатами численного моделирования рабочего процесса магнитореологического дросселирующего устройства. Эффективность предложенной системы автоматизации рабочего процесса магнитореологического дросселирующего устройства подтверждается полученными результатами численного моделирования и натурного эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
Кратко излагается метод автоматизированного выбора исходных данных для теплового, кинематического и динамического расчетов поршневых двигателей внутреннего сгорания, выполняемых с помощью ЭВМ (ПК). Описываются преимущества такого подхода. Приводятся примеры расчета давлений, температур и сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме поршневого двигателя применительно к случаю работы на режиме с полной нагрузкой. Делается вывод о целесообразности автоматизированного выбора исходных данных при выполнении расчетов в учебных целях и НИР.
Бесплатно
Агрегат питания с регулируемым струйным насосом
Статья научная
В статье анализируются два способа изменения подачи агрегата питания гидросистемы - при помощи дросселя и струйного насоса с изменяемой площадью выходного сечения сопла. В агрегате со струйным насосом (эжектором) высоконапорная жидкость подводится к соплу по ответвлению из напорного патрубка основного насоса, а низконапорная жидкость - по сливной магистрали гидросистемы. В проточной части струйного насоса происходит энергообмен между потоками. Суммарный поток струйным насосом с напором HЭ подается на сторону всасывания основного насоса. Изменение подачи жидкости агрегатом питания осуществляется регулированием проходного сечения сопла струйного насоса. При полном открытии сопла весь поток (или часть его) от основного насоса возвращается через эжектор на его вход, минуя гидросистему. При закрытии проходного сечения сопла вся подача основного насоса поступает в гидросистему. Если напоры агрегатов питания гидросистемы с дроссельным и эжекторным исполнениями будут одни и те же, то потребный напор основного насоса в агрегате с регулируемым струйным насосом будет меньше. Следовательно, меньшей будет мощность на привод насоса. Показано, что агрегат со струйном насосом, сохраняя простоту и высокую надежность дроссельного регулирования, является более эффективном. Его применение улучшает работу основного насоса и повышает КПД установки более чем на 20 %.
Бесплатно
Статья научная
Цель исследования состоит в определении требуемых режимов движения транспортной машины по управляющим действиям водителя и их производным. Временная характеристика связанного управления двигателем, фрикционами блокировки гидротрансформатора, выключаемой и включаемой передач адаптируются на основе мониторинга, идентификации технического состояния и режимов функционирования. Реализация результатов позволяет снизить динамическую нагруженность элементов трансмиссии и цикличность переключения.
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
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 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
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 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 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
