Расчет и конструирование. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Статья научная
Формование намоточных подшипников скольжения из армированных реактопластов неизбежно ведет к нарушению первоначальной кольцевой формы армирующего наполнителя. Проведенные экспериментальные исследования влияния программированной разориентации наполнителя на свойства материала намоточной конструкции показали значительное улучшение технических характеристик подшипника.
Бесплатно
Экспериментальное исследование комбинированной системы виброзащиты прецизионного оборудования
Статья научная
Рассматриваются результаты испытаний комбинированной виброзащитной системы, предназначенной для подавления колебаний прецизионного оборудования. Предварительно был проведен глубокий анализ теоретических исследований в области создания виброзащитных систем. Эти исследования показали недостаточную разработку данного направления знаний. Особенность заключается в том, что в большинстве исследований в качестве силовых элементов рассматриваются электромагнитные устройства. Однако в большинстве случаев электромагнитные поля отрицательно влияют на работу прецизионного оборудования, установленного на виброзащитных столах. Это обстоятельство заставило нас искать возможности использования силовых элементов с применением альтернативных видов энергии. Одним из таких видов является энергия сжатого газа. Среди силовых элементов, широко используемых в пневматических системах особое место занимают резинокордные оболочки. Они обладают высокой грузоподъемностью, малой жесткостью и при этом значительно дешевле пневмоцилиндров. Однако резинокордные оболочки имеют серьезный недостаток, который заключается в том, что они обеспечивают лишь одностороннюю силовую направленность. Обратный ход этих устройств осуществляется за счет веса установленного на них оборудования, либо за счет упругих элементов. Было принято решение в конструкции силового привода виброзащитной системы использовать реверсор, подобный тем, которые используются на разрывных машинах для сжатия образцов. Резинокордная оболочка, установленная на реверсор, позволяет отказаться от упругих элементов для осуществления обратного хода и сделать этот процесс управляемым. Таким образом, одна оболочка выполняет функцию пассивной виброзащиты, а две других (для одной опоры), работая в противофазе колебаниям виброзащищаемой платформы, - активную систему. Работая одновременно, они образуют комбинированную систему виброзащиты. Исследование разработанной математической модели комбинированной системы виброзащиты с дроссельным управлением давлением газа в силовых элементах показала ее эффективность в низкочастотном диапазоне. Для проведения лабораторных испытаний разработан и построен стенд, который включает в себя систему возбуждения колебаний, комбинированную систему силовой реализации, управляющий вычислительный комплекс и измерительно-вычислительный комплекс. Испытания проводились на созданном экспериментальном стенде с системой автоматического управления по скорости перемещения защищаемого объекта. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности разработанной комбинированной виброзащитной системы в сравнении с работой только пассивной системы. Проведенная оценка качества комбинированной виброзащитной системы с использованием интегральных критериев показала ее эффективность по сравнению с пассивной виброзащитной системой при гармоническом возбуждении на величину до 40 %. Полученные результаты испытаний имеют расхождение в низкочастотной области рабочего диапазона с данными математического моделирования на уровне 10 %.
Бесплатно
Экспериментальное исследование тяговых свойств трения без смазки гибких тел в ременных передачах
Статья научная
Рассматривается актуальная задача определения предельных тяговых свойств трения изогнутых вокруг шкива гибких тел при их применении для надёжной передачи момента в условиях полного отсутствия смазки, возникающих при широкой эксплуатации ременных фрикционных передач в механических приводах машин (редукторы, вариаторы скорости, ленточные транспортёры и др.). Сложность решения данной задачи определяется тем, что на практике тяговые возможности предельного трения гибких тел в реальных ременных передачах зависят от многих конструктивных параметров ремня (например, от толщины, радиуса изгиба и упругости гибкой связи), которые вообще не учитываются классической формулой Эйлера. Для решения указанной задачи автором предложен прямой метод определения тяговых способностей изогнутых упругорастяжимых гибких тел при их трении без смазки в ременных фрикционных передачах для разных областей машиностроения, выполняемый на основе применения разработанного простого и компактного механического трибометра с установленным на его поворотном шкиве, испытуемым изогнутым гибким элементом с двумя открытыми и подпружиненными относительно корпуса концами. Трибометр позволяет экспериментально определить область тяговых ретяговых режимов устойчивой работы изогнутого гибкого ремня без пробуксовок клиноременной фрикционной передачи. По результатам выполненного на данном трибометре эксперимента получена и аппроксимирована новая и удобная для практических расчётов аналитическая экспоненциальная зависимость оптимального коэффициента тяги клиноременных фрикционных передач. Данная новая зависимость коэффициента тяги позволяет конструктору ременных передач точно рассчитать их предельные тяговые режимы работы в силовых приводах разнообразных машин (металлообрабатывающие станки, швейные машины, трикотажное оборудование и др.), обеспечивающие при минимальном усилии натяжения ремня и его наибольшей долговечности передачу момента на рабочий орган без вредных пробуксовок гибкой пары трения. Результаты данной работы позволят полностью реализовать в машиностроении предельные тяговые способности передачи вращающего момента гибкой парой трения и за счёт этого снизить габариты и повысить срок службы перспективных фрикционных механических приводов.
Бесплатно
Экспериментальное определение скорости прохождения кумулятивной струи через разрушаемую преграду
Статья научная
Описан метод определения скорости прохождения кумулятивной струи непосредственно в преграде. Найдено, что эта осреднённая во времени скорость меньше скорости детонации взрывчатого вещества, на порядок уступает скорости прохождения звука в металле преграды и меньше скорости перемещения продуктов детонации. Результаты экспериментов коррелируют с вязкоупругой моделью разрушения преграды кумулятивной струёй.
Бесплатно
Элементы системы подачи компонентов топлива перспективных летательных аппаратов
Статья научная
Рассматривается возможность создания многорежимных регулируемых одно-, двух- и трёхкомпонентных топливных форсунок. Затрагиваются такие вопросы, как области применения, конструктивные и технологические аспекты создания таких форсунок.
Бесплатно
Эффект образования направленного движения газа в тонких профилированных зазорах с вибрацией
Статья научная
Рассмотрены интегральные характеристики вибронесущего плоского и цилиндрического слоя газа с профилированными ограничивающими поверхностями. Генерация поля давлений и создание направленного движения среды основано на нелинейном взаимодействии вибрации и газа в профилированном зазоре. Анализируется работа комбинированного слоя в виде последовательного соединения плоского и цилиндрического слоев. Представлен асимптотический анализ и параметрическое исследование плоского и цилиндрического слоев с вибрацией. Выявлено положительное влияние профилирования, обеспечивающее многократное увеличение расхода при профилировании плоского и цилиндрического зазоров.
Бесплатно
Эффективная конечно-элементная модель для расчета индентирования сэндвич-панели
Статья научная
Разработана вычислительно-эффективная малопараметрическая конечно-элементная модель композитного материала для прогнозирования прочности и поглощенной энергии при низкоскоростном ударе. Объект исследования - трехслойная сэндвич-панель, представляющая собой два слоя хаотически армированного стеклопластика, между которыми расположен ячеистый заполнитель марки Divinycell ™P100. Механические характеристики стеклопластиковой обшивки для расчетной модели были определены из экспериментов на растяжение, изгиб и срез. В расчетах ячеистый заполнитель был представлен в виде сплошной нелинейной гиперупругой модели материала OgdenFoam (первого порядка), что позволило существенно сократить вычислительные затраты. Константы данной модели были определены из соответствующих кривых при одноосном и двухосном растяжении/сжатии, чистом сдвиге, а также трехосном растяжении/сжатии для оценки изменения объема. Поскольку проведение подобных экспериментов затруднительно, необходимые диаграммы деформирования были получены из расчета элементарной ячейки Кельвина (тетракаидодекаэдр), подходящей для описания регулярной структуры заполнителя. Ячейка Кельвина является повторяемой формой, заполняющей пространство без пустот при минимальном отношении площади поверхности к объему. Результаты расчетов локального деформирования трехслойной сэндвич-панели с использованием модели гиперупругого материала OgdenFoam вполне удовлетворительно отразили наблюдаемую в экспериментах нелинейность диаграмм (зону перелома) и показывают полную энергетическую эквивалентность вплоть до разрушения обшивки путем среза. Таким образом, разработанная конечно-элементная модель может быть использована для прогнозирования прочности и оценки предельной энергии низкоскоростного удара.
Бесплатно
Эффективность эжекционного охлаждения наддувочного воздуха и особенности ее экспериментальной оценки
Статья научная
Для повышения мощности и топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания необходимо достижение высоких степеней эффективности и совершенства конструкции основных его систем. Одним из способов повышения мощности является газотурбинный наддув с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. Среди систем промежуточного охлаждения наддувочного воздуха наименее изучена система эжекционного охлаждения. В целях совершенствования конструкции двигателя проанализированы функциональные и конструктивные особенности системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха в двигателе внутреннего сгорания с наддувом. Приведено оценочное сравнение исследуемой системы с традиционными системами охлаждения наддувочного воздуха, рассмотрены и обоснованы достоинства предлагаемой системы. Дано подробное описание устройства и принципа работы разрабатываемой системы эжекционного охлаждения. Сформулированы задачи и программа экспериментального исследования и определения эффективности эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха. Разработана схема установки для экспериментального определения эффективности предлагаемой системы охлаждения наддувочного воздуха. Определены необходимые измеряемые параметры для анализа газодинамических явлений в системе эжекционного охлаждения в процессе экспериментального исследования, подобрана необходимая измерительная и регистрирующая аппаратура. Эффективность системы эжекционного охлаждения оценивается комплексом параметров: коэффициентом эжекции, КПД эжектора и тепловой эффективностью охладителя, которые зависят от режима работы двигателя. Выбраны места установки датчиков для измерения давления, температуры и расходов газовых потоков. Установлены пределы измерения исследуемых параметров для выбранных датчиков. Приведены методика и расчетные зависимости для экспериментальной оценки эффективности эжектора, охладителя наддувочного воздуха и эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха в целом. Определены этапы обработки получаемых экспериментальных данных. Разработанные методика и схема установки позволяют экспериментально оценить эффективность системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха и определить с достаточной степенью точности наилучшие режимы работы данной системы.
Бесплатно
