Расчет и конструирование. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Статья научная
Управление криволинейным движением гусеничных машин осуществляется за счет рассогласования скоростей гусениц. Появление на рынке гидрообъемных передач достаточной установочной мощности по доступной цене позволило организовать бесступенчатое регулирование радиуса поворота как в транспортном режиме, так и при выполнении технологических операций бульдозирования и рыхления. Внешние помехи искажают траекторию, заданную джойстиком. Для корректировки траектории используют системы навигации, которые тоже стали доступны производителям и потребителям промышленных тракторов. Для отработки алгоритмов управления гусеничной машиной необходимо стендовое испытательное оборудование. Статья посвящена испытаниям гусеничных промышленных тракторов с современными системами навигации, в частности стендовым исследовательским испытаниям бесступенчатого дифференциального механизма поворота машин со следящей системой управления движением. Стенд, содержащий неподвижно установленный на основании остов машины с приводом и размещенный на нем испытуемый бесступенчатый дифференциальный механизм поворота (БДМП) со следящей системой управления (ССУ) движением, также снабжен направляющими устройствами для обеспечения заданного пространственного перемещения отдельно взятого гирокомпаса с акселерометром, входящего в состав ССУ движением. Технический результат - расширение функциональных возможностей стенда, позволяющих определить работоспособность и выполнить настройку ССУ движением, а также обеспечить контроль основных параметров БДМП путем имитации в стационарных стендовых условиях входных воздействий на элементы ССУ, в максимальной степени соответствующих реальным условиям движения машины в пространстве, при одновременном снижении трудоемкости и стоимости этих работ, за счет исключения необходимости использования транспортных средств.
Бесплатно
Статья научная
Представлена обобщенная модель зубчато-рычажного механизма периодического движения на основе некруглых зубчатых колес, реализующего движения с остановкой выходного звена без разрыва кинематической цепи. Представлены основные типы зубчато-рычажных механизмов с эллиптическими зубчатыми колесами, определены их предельные кинематические возможности. Получены выражения для определения сопряженных кривых (центроид) некруглых зубчатых колес для зубчато-рычажных механизмов, реализующих различное количество остановок ведомого звена.
Бесплатно
Структурный синтез и кинематический анализ плоских моделей шагающих аппаратов
Статья научная
Синтезировано более шестидесяти структурных схем шагающих аппаратов (ША), которые можно моделировать плоскими шарнирными механизмами. Представлены кинематические схемы известных и новых ША, следующих из синтезированных структур. Предложены расчётные схемы кинематического анализа в процессах подготовки и выполнения шага ША с одной, двумя и тремя степенями свободы корпуса в трёхопорном состоянии. Описано использование полученных результатов в учебном процессе.
Бесплатно
Статья научная
На основе решения уравнений единой теории структуры разнообразных механических систем без избыточных связей составлена полная расчетная таблица с кодами правильного строения синтезируемых 4-12-звенных рычажных механизмов, а также определено оптимальное число равномерно нагруженных сателлитов и рассчитан предпочтительный ряд передаточных отношений и чисел зубьев колес для конструирования самоустанавливающихся планетарных механизмов
Бесплатно
Статья научная
Описан метод ступенчатого регулирования внутрибаллистических характеристик ракетного двигателя на твердом топливе изменением поверхности горения заряда. Определено оптимальное число интервалов регулирования. Рассмотрены способы регулирования, обеспечивающие постоянство какой-то одной внутрибаллистической характеристики, и показано, что с точки зрения обеспечения параметрической надежности гораздо эффективнее способ регулирования, основанный на условии минимизации отклонений всех внутрибаллистических характеристик.
Бесплатно
Температурно-силовая совместимость материалов подшипников скольжения шестеренных насосов типа НШ
Статья научная
Приведены результаты исследований критической температуры граничных слоев различных масел и влияние их на нагрузку заедания антифрикционных материалов подшипников скольжения насосов типа НШ. Подтверждена решающая роль универсального правила положительного градиента механических свойств, при выполнении которого реализуется внешнее трение. Установлено, что низкая несущая способность подшипников скольжения при низкой температуре обусловлена двугорбой эпюрой давления, существенно отличающейся от теоретической. Сделан акцент на возможность использования материалов исследований в конкретных конструкциях насосов и условиях их эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
Определено температурное состояние рабочего тела в цилиндре и камере сгорания дизеля, обусловленное сгоранием топлива и движением газовой смеси. Отмечена температурная неоднородность рабочего тела и установлены области в объеме камеры сгорания с наиболее высокими температурами. Установлена связь распределения температур рабочего тела в объеме камеры сгорания с температурным полем поршня в районе кромки ее горловины.
Бесплатно
Статья научная
Температура рабочей жидкости гидрообъёмной передачи в механизме поворота быстроходных гусеничных машин существенно влияет на работоспособность гидрообъёмной передачи и управляемость быстроходной гусеничной машины в целом. С помощью математического моделирования термодинамических процессов появляется возможность достовернее описать работу гидрообъёмной передачи на ранней стадии проектирования.
Бесплатно
Тенденции развития питательных насосов
Статья научная
Рассматриваются питательные насосы для энергоблоков мощностью более 600 МВт тепловых электрических станций. Принципами разработки таких насосов в современных условиях является сочетание максимальной надежности и экономичности гидромашин. В первой части статьи описаны мероприятия, повышающие экономичность питательных насосов, приведен теоретически достижимый для них предел КПД. Вторая часть посвящена вопросам, связанным с увеличением срока службы и интервала между капитальными ремонтами до 5 лет. Все теоретические выводы обоснованы стендовыми и промышленными испытаниями насосов, а мероприятия рассматриваются на примере питательного насоса мощностью 40 МВт.
Бесплатно
Статья научная
В статье проанализированы и описаны теоретические аспекты и проблемы, возникающие при расчете токов короткого замыкания системы электроснабжения тягового электропривода переменного тока (в составе энергосистемы имеются полупроводниковый выпрямитель и тяговый инвертор), размещенного на шасси полуприцепа (активного полуприцепа), входящего в состав «Арктического автопоезда». Обозначенные выше вопросы проработаны, но тем не менее выводы требуют уточнений посредством дополнительной экспериментальной проверки. Активный полуприцеп предназначен для транспортировки многофункционального модуля медицинского и хозяйственно-бытового назначения при температурах окружающего воздуха от минус 50 до плюс 40 °С по дорогам с твердым покрытием, по грунтовым дорогам различного состояния, по местности с грунтами со слабой несущей способностью и снежной целине. Тяговый электропривод в составе активного полуприцепа предназначен для создания дополнительных тяговых усилий при тяжелых условиях движения транспортного средства с целью преодоления препятствий, бездорожья и возвышенностей. Данный полуприцеп создается в рамках проекта по разработке унифицированного семейства транспортных средств «Арктический автобус» и «Арктический автопоезд с транспортируемым функциональным модулем» для организации безопасной перевозки пассажиров и мобильных пунктов социальной сферы в районах Крайнего Севера в условиях низких температур (до минус 50 °С) и для обеспечения связанности территорий Арктической зоны Российской Федерации. В связи с этим традиционные методы расчета токов короткого замыкания, а также типовые принципы выбора аппаратов защиты, проверки их уставок, уставок предохранителей, стойкости кабельных линий и шин к токам короткого замыкания не могут быть применены к системе электроснабжения тягового электропривода активного полуприцепа, что обуславливает актуальность и необходимость дальнейших исследований в этой области, поэтому в данной статье предлагаются расчеты, которые, на наш взгляд, могут быть использованы при разработке методики расчета токов короткого замыкания системы электроснабжения тягового электропривода с использованием обратимых и необратимых полупроводниковых преобразователей со звеном постоянного тока.
Бесплатно
Статья научная
Проведенные расчетные и экспериментальные исследования показали, что путем совершенствования систем автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля возможно значительное улучшение его эксплуатационных, динамических, экономических и экологических показателей.
Бесплатно
Теоретический анализ сил взаимодействия сорных примесей и летучек при ударе о колосник
Статья научная
В последние годы проявляется тенденция, основанная на способе сообщения подвижности (степени свободы) колосникам. Практическая реализация этого способа осуществляется двумя путями: 1) колосниковая решетка, где колосники получают движение под действием технологической нагрузки, 2) когда движение колосникам сообщается принудительно. Решение этих вопросов даст возможность найти оптимальную конструкцию механизмов очистки хлопка-сырца, что приведет к повышению эффекта очистки хлопка-сырца от сорных примесей. В работе теоретически и экспериментально исследован процесс ударного взаимодействия хлопка-сырца с колосниками. Обычно в очистителях колосниково-пильчатого типа очистка хлопка-сырца осуществляется за счет ударов засоренных летучек, закрепленных на пильчатой гарнитуре, о неподвижные колосники. В статье рассмотрен процесс ударного взаимодействия засоренной летучки с колосником, имеющим принудительное вращение. При этом проанализирована сила взаимодействия сорных примесей и летучек при ударе о колосник. Предложены формулы для определения ударных импульсов, действующих на летучку и сорные примеси при ударе о колосник с принудительным вращением. Это позволит содействовать изысканию путей повышения очистительного эффекта применения колосника с принудительным вращением в хлопкоочистительном агрегате. Получены формулы для определения ударных импульсов, действующих на летучку и сорные примеси при ударе о колосник с принудительным вращением. Определены значения сил удара, рассчитанные в зависимости от диаметра и скорости вращения. Очистительный эффект от применения колосника с принудительным вращением в хлопкоочистительном агрегате составляет 95,5-97,5 %.
Бесплатно
Статья обзорная
Предложен обзор работ по приспособляемости конструкций, выполненных в России. Выделены основные отличия российской (прежде всего - челябинской) научной школы: дифференцированный подход к качественно различным процессам неупругого деформирования и эффективное практическое применение новых теоретических результатов. Приведен анализ ряда новых научных направлений механики малоциклового деформирования и разрушения, сформировавшихся на основе проведенных в ЮУрГУ исследований упругой и неупругой приспособляемости.
Бесплатно
Тепло- и массообмен в области с движущимися границами
Статья научная
В различных областях науки и техники необходимо рассчитывать процессы переноса тепла в областях различной формы, границы которых изменяются с течением времени. К ним относятся задачи типа Стефана о промерзании грунта и кристаллизации слитка, для которых при определённых допущениях удаётся получить аналитическое решение. Далее появились работы по расчёту температурного поля в шашках горящего топлива, термическому разложению твёрдых составов, плавлению, абляции теплозащитных покрытий. Математические модели таких процессов включают в себя уравнение теплопроводности, начальные и граничные условия, а также условия перемещения границ. Вместе с тем существуют задачи, связанные с расчётом процессов тепло- и массообмена при течении жидкости и газа в областях, границы которых перемещаются с течением времени. Математические модели таких задач включают в себя системы уравнений в частных производных, решение которых возможно только численными методами. В данной работе предлагается эффективный численный метод решения таких задач на основе метода конечных разностей, который позволяет отслеживать положение границ области при существенном их перемещении на адаптивной разностной сетке.
Бесплатно
Статья научная
С позиций термодинамического подхода рассмотрены структурные и функциональные особенности элементов системы эжекционного охлаждения воздуха на выходе из компрессора в дизеле с газотурбинным наддувом. Выделены основные элементы системы: газовая турбина, эжекционное устройство (эжектор), охладитель воздуха после компрессора (наддувочного воздуха). Описаны физические процессы и их связи в элементах системы. Определены термодинамические параметры состояния, энергия газовоздушных потоков и их изменения в газовой турбине, эжекторе, установленном за турбиной турбокомпрессора на выпуске, и охладителе воздуха после компрессора. Рассмотрены связи между располагаемой и действительной работами, совершаемые отработавшими газами на выходе из цилиндра дизеля с газотурбинным наддувом. Приведены p,v- и i,s-диаграммы состояния газовоздушных потоков в элементах системы эжекционного охлаждения воздуха на выходе из компрессора. Рассмотренные особенности определения энергии и термодинамических параметров состояния отработавших газов в турбине турбокомпрессора, эжекционном устройстве и охладителе воздуха на выходе из компрессора использованы для оценки эффективности их совместной работы. Описаны способы повышения плотности наддувочного воздуха с выделением способа, использующего эжектор для реализации низкопотенциальной энергии отработавших газов дизеля. С использованием программного комплекс Solid Works определены скорости и температуры газовоздушных потоков в элементах эжекционного устройства (сопле, смесительной камере и диффузоре). Определен коэффициент эжекции эжекционного устройства как функция термодинамических параметров газовоздушных потоков. Отмечается целесообразность принятия компромиссных решений, при которых система эжекционного охлаждения может обеспечить максимальную плотность наддувочного воздуха при минимальных затратах энергии на циркуляцию охлаждающего воздуха через матрицу охладителя.
Бесплатно
Статья научная
Анализируются недостатки, присущие классическим гидравлическим дросселирующим устройствам, применяемым в различных прецизионных системах. Авторами рассматриваются существующие методы управления потоком жидкой среды посредством изменения гидродинамического сопротивления рабочей жидкости гидравлической системы. Описываются физические основы реализации управления гидродинамическим сопротивлением магнитореологических и электрореологических рабочих сред. Производится анализ преимуществ использования подобных систем по сравнению с классической запорно-регули-рующей гидравлической аппаратурой. Оцениваются преимущества применения магнитореологических регулирующих устройств по сравнению с электрореологическими регулирующими устройствами. На примере магнитореологических систем приводится метод расчета статических характеристик дросселирующих устройств, работающих за счет изменения гидродинамического сопротивления рабочей среды гидравлической системы. Приводится перечень исследований физико-химических свойств частиц магнетика, необходимых в определении параметров, требуемых для расчета управляющего сигнала. Представлены результаты, полученные при проведении сканирующей электронной микроскопии пробы магнитных частиц и спектроскопии магнитных частиц. Авторами описываются методы комбинированного управления расходными характеристиками потока посредством изменения реологических свойств рабочих сред. Рассматривается прикладное значение исследований неньютоновских свойств рабочих сред. Авторы приводят пример моделирования требуемых неньютоновских свойств магнитореологической жидкости за счет применения в качестве жидкости носителя дилатантной среды. Указываются преимущества, достигаемые при использовании подобных методов комбинированного управления расходными характеристиками потока посредством изменения реологических свойств рабочих сред и простейшие способы реализации описанных методов. Предлагается более эффективный метод комбинированного управления расходными характеристиками потока посредством вращающегося управляющего поля и дается обоснование возникающему физическому эффекту.
Бесплатно
Статья обзорная
Предложена и обоснована концепция построения кинематической схемы трансмиссии быстроходной гусеничной машины с центральной коробкой передач и регулируемой гидрообъемной передачей в механизме передач и поворота. Схемное решение позволяет использовать в трансмиссии гидрообъемную передачу с минимально возможной установочной мощностью
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются структура, принцип действия и результаты компьютерного моделирования трехфазного нагрузочно-питающего устройства (НПУ) c интегрирующей системой управления, предназначенного для испытания и исследования электротехнического оборудования, в том числе и преобразователей электрической энергии. В отличие от известных нагрузочных устройств, предложенное НПУ обеспечивает двунаправленный поток мощности. Это делает возможным испытывать и исследовать преобразователи электрической энергии, как в выпрямительном, так и инверторном режимах. Кроме того, НПУ обладает высокими энергетическими показателями, а также является энергосберегающим.
Бесплатно
Удельное тяговое усилие колесного трактора, оптимальное по тяговому кпд
Статья научная
В результате исследования потенциальной тяговой характеристики колесного трактора получено аналитическое выражение удельного тягового усилия, оптимального по тяговому КПД
Бесплатно
Улучшение нагрузочных характеристик радиальной опоры со сжимаемым смазочным слоем
Статья научная
Рассматривается задача об улучшении трибологических характеристик смазочных жидкостных и газовых слоев различных узлов трения за счет нагнетания среды в слой путем перистальтического действия встречно направленных бегущих волн колебаний. Рассматривается модель течения жидкости в зазоре с волнообразующими поверхностями при наличии в нем жидкости с различной величиной содержания газа, и в том числе, чистый газ и несжимаемая жидкость. В качестве основного объекта исследования выбран цилиндрический слой, так как в этом случае можно отдельно изучить жесткостные и нагнeтaтeльныe характеристики типового «замкнутого» слоя. При составлении математической модели приняты основные допущения теории гидродинамической смазки, при этом влияние температуры и учет сжимаемости смазки проводится путем введения в модель определяющей температуры и дополнительного параметра газосодержания. Показано, что действие бегущих волн в слое определяет появление радиальной и угловой жесткости, зависимости которых повторяют аналогичные зависимости цилиндрического вибронесущего слоя с равномерным вибрационным сдавливанием сжимаемой смазки. Добавочное вращение ограничивающих слой поверхностей с достаточно большой угловой скоростью приводит к появлению развитого гидродинамического эффекта, который в комбинации с нагнетанием смазки от действия бегущей волны приводит к появлению комбинационных мультипликативных эффектов. В частности, в диапазоне частот бегущей волны, в котором наблюдается максимум нагнетаемого давления, происходит существенное увеличение жесткости и несущей способности смазочного слоя. Аналогичный мультипликативный эффект возникает от комбинации эффекта нагнетания смазки и вибрационного сдавливания слоя и др.
Бесплатно
