Научный периодический журнал «Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Машиностроение» основан в 2001 году. Учредителем журнала является Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет). В журнале освещаются вопросы развития разных отраслей машиностроения, разработки, создания, внедрения новой техники, новых технологий, новых видов материалов, в том числе композитов, пластмасс, керамики и наноматериалов. Журнал представляет интерес для ученых, работающих в указанных областях, поскольку дает возможность обменяться опытом, а также для аспирантов и студентов технических специальностей вузов. Все статьи проходят рецензирование. Журнал выходит 4 раза в год, прием статей ведется круглогодично, на русском или английском языках. Плата за публикацию составляет 2000 рублей. Журнал зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), свидетельство о регистрации средства массовой информации: ПИ № ФС 77-57391. Издание зарегистрировано в Международном центре ISSN, номер ISSN 1990-8504 Журнал распространяется по подписке. Каталог «Пресса России», подписной индекс 29211, Интернет-каталог агентства «Книга-Сервис», подписной индекс Е29032. Журнал включен: 1. В Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК по специальностям: 05.02.02 Машиноведение, системы приводов и детали машин 05.02.11 Методы контроля и диагностика 05.05.03 Колесные и гусеничные машины 2.5.3. Трение и износ в машинах 2.5.5. Технология и оборудование механической и физико-технической обработки 2.5.6 Технология машиностроения 2.5.13. Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов 2. В специализированную информационную систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ). 3. В Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ. Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами. Редакция просит авторов руководствоваться приведенными ниже правилами и прилагаемыми образцами сопровождающих документов.
Численное моделирование стружкообразования при лезвийном резании волоконно-армированной композитной заготовки объемного плетения. Часть 1: Обзор и модели материалов
Для получения точных деталей из волоконно-армированных композитных материалов (ВКМ) объемного плетения ортогональной структуры все чаще применяется лезвийная обработка. Недостатком этого процесса обработки является появление на обработанной поверхности повышенной ворсистости, отрывов волокон от матрицы, отслаиваний и сколов. Для минимизации этого недостатка одним из решений является применение рациональных параметров инструментов и рационального движения лезвия инструмента по отношению к осям волокон. Данное движение может быть выявлено на основе численного компьютерного микромоделирования процесса стружкообразования. Однако для такого моделирования необходимо иметь как геометрическую модель самого композита, так и модели материалов, из которых он составлен, включая модель граничного слоя между волокнами и матрицей. Наиболее перспективным видом микромоделирования резания представляется моделирование на основе метода гидродинамики сглаженных частиц – Smooth Particle Hydrodynamics (SPH). Пока не удалось обнаружить в опубликованной литературе SPHмикромодели композитов объемного плетения с граничными слоями. Не удалось найти и модели материалов для граничных слоев матрица – волокно. С целью решения задачи рационального резания лезвийными инструментами заготовок из ВКМ выполнен анализ опубликованных моделей материалов и параметров таких моделей для последующего их использования в SPH-моделировании процесса резания. Анализ позволил выбрать требуемые модели материалов и их параметры для материалов волокон и матрицы применительно к металлическому композиту. На основе анализа полученных по таким моделям графиков были выбраны параметры для модели граничного слоя волокно – матрица. В основе данного выбора лежит гипотеза, что такой граничный слой должен быть описан той же моделью, что будет применяться для самой матрицы, но с параметрами, определяющими меньшие напряжения разрушения. Полученные решения планируется применить для моделирования лезвийного резания заготовки из ВКМ объемного плетения во второй части статьи.
Обзор современных методов уплотнения композиционных материалов
В статье рассмотрены различные способы уплотнения композиционных материалов: статический, вибрационный, ударный, а также комбинированного действия. Приведены конструкции механизмов для уплотнения, а именно: вибропресс, виброплита, механизм с трамбующим брусом, пресс непрерывного действия для формования изделий из порошкообразных масс с шатунно-коромысловым ударным механизмом, машина для уплотнения труднодеформируемых (жёстких) бетонных смесей и другие. Рассмотрен их принцип работы, указаны преимущества и недостатки. Анализ существующих методов уплотнения позволяет синтезировать накопленные знания в данной области, объединить их в единую систему, найти недостатки и пути усовершенствования в применяемых методах уплотнения с целью повышения производительности процесса, уменьшения требуемой мощности привода механизма, улучшения эксплуатационных характеристик изделий. Рассмотрены работы российских исследователей: Е.А. Шишкин, А.А. Смоляков, О.Г. Клевцова, В.И. Иванчура, А.П. Прокопьев и других. Рассмотрены также работы зарубежных исследователей: Donghai Liu, Ning Wang, Erbo Song, Carl Wersall, K. Rainer Massarsch, Johan Spross и других. В исследованиях рассматриваются современные методы уплотнения, в том числе с проведением практических экспериментов, направленных на выявление наиболее оптимальных параметров эксплуатации оборудования и доработки конструкций существующих механизмов. Авторы отмечают, что многие процессы, связанные с уплотнением, требуют проведения дополнительных экспериментальных исследований, а существующие методы уплотнения недостаточно эффективны и имеют недостатки, которые невозможно устранить без внесения существенных изменений. Таким образом, возникает необходимость в применении новых методов, удовлетворяющих требованиям современных технологических процессов.
Разработка вибрационного рабочего органа глубокорыхлителя
В статье рассматривается конструкция вибрационного рабочего органа глубокорыхлителя, разработанного для способа обработки почвы, улучшающего энергетические и агротехнические показатели работы. Глубокое рыхление почвы позволяет улучшить качество обработки почвы. По результатам анализа рабочих органов орудий и способов снижения тягового сопротивления глубокорыхлителей (по типу рабочего органа, схеме расположения рабочих органов на раме орудия, применению вибрации рабочих органов) предложено конструкционное решение, которое позволит существенно снизить тяговое сопротивление почвы на рабочий орган, – использование в предлагаемой конструкции вибрации с использованием вибраторов, что позволит в том числе снизить затраты энергии при выполнении основной обработки почвы. Исследование свойств обрабатываемых почв с применением вибрации позволило обосновать в соответствии с поставленной в работе целью конструктивную схему передачи вибрации в рабочий орган почвообрабатывающего орудия. Предложена математическая модель определения тягового сопротивления глубокорыхлителя, позволяющая рассчитать величины сил, действующих на стойку рабочего органа, а также на составляющую его конструкции – вибрационное долото. Уточнение тягового сопротивления долота возникающей центробежной силой инерции его вращающего элемента (эксцентрика) позволяет оценить степень воздействия вибрации рабочего органа на почву. При определении параметров математической модели использованы значения параметров рабочих органов глубокорыхлителей и чизелей в условиях каменистых почв Южного Урала. Для составленной расчетной схемы рабочего органа определены его конструктивные параметры, получено существенное снижение тягового сопротивления чизельного орудия с применением вибрационного долота. Экспериментальное исследование спроектированного и изготовленного опытного образца рабочего органа с вибрационным долотом, проведенное в лабораторных условиях в соответствии с уточненной методикой, подтвердило расчетные данные по снижению тягового сопротивления и улучшению агротехнических показателей почвы.
Графические способы реализации одинакового хода поршней V- и W-образных двигателей с прицепными шатунами
В данной статье представлены эмпирические методы графических исследований по реализации одинакового хода поршней V-образных двигателей с прицепными шатунами. По мнению авторов, на определенном этапе выполнения исследований целесообразно использовать графическое построение, которое может оказаться более достоверным и менее затратным в плане использования каких-либо программных средств, связанных с определением допустимых технических и конструктивных параметров. Очевидно, что в качестве технического инструмента выполнения поставленной задачи целесообразно использовать двух- или трехмерное моделирование на основе систем автоматического проектирования типа «Компас». На первом этапе достаточно выполнить проектирование с использованием двухмерной системы моделирования, которая позволяет оценить степень соотношения основных геометрических размеров и возможность дальнейшего проектирования. Система трехмерного моделирования позволяет учитывать соотношения размеров деталей с учетом их геометрической формы и изменения расположения в допустимых пределах внутреннего пространства КШМ и ЦПГ двигателя. Особенность графических методов исследований предполагает анализ геометрических размеров деталей и их взаимное расположение в конкретном двигателе. В этом случае целесообразно рассмотреть конструкцию КШМ V-образных двигателей, например типа В-2. Особенность таких двигателей заключается в применении КШМ с прицепным шатуном и получении разного хода поршней в главном и боковом цилиндрах двигателя. В этом случае проблема организации идентичного протекания рабочего процесса двигателя связана с проблемой получения одинакового коэффициента избытка воздуха, но тогда подача топлива в цилиндры двигателя будет различной. Проанализированный в работе способ смещения точки пересечения осей цилиндров позволяет использовать метод не только для получения достаточного места для поршней в нижней мертвой точке, но и для обеспечения условий одинакового хода поршней V- и W-образных двигателей.
Особенности комплексного расчета эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха в дизеле
Обоснована целесообразность повышения плотности свежего заряда на входе в цилиндр дизеля с газотурбинным наддувом применением системы эжекционного его охлаждения после компрессора для осуществления циркуляции охлаждающего воздуха через охладитель. Отмечается актуальность совершенствования систем охлаждения наддувочного воздуха в направлении снижения затрат мощности на функционирование и упрощения конструкции их элементов. Рассмотрены функциональные и конструктивные особенности элементов системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха. Отмечается неполнота изученности функционирования эжектора на выпуске для интенсивной циркуляции охлаждающего воздуха через матрицу охладителя при размещении эжектора после турбины турбокомпрессора. Предложена последовательность расчёта системы в виде блок-схемы, включающей дизель, компрессор и турбину турбокомпрессора, охладитель наддувочного воздуха и эжектор в системе выпуска отработавших газов. Приведены основные факторы, характеризующие связи функциональных и геометрических параметров элементов системы. Отражены особенности комплексного расчета эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха в дизеле с использованием математического моделирования процессов в различных элементах системы для изыскания резервов и компромиссных решений по снижению затрат мощности на ее функционирование и повышение ее эффективности. Результаты комплексного расчета эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха методом численного моделирования представлены графически в виде зависимостей параметров ее элементов от степени понижения давления в турбине турбокомпрессора. Анализ результатов комплексного расчета показывает, что максимальные значения степени охлаждения, плотности наддувочного воздуха и эффективной мощности дизеля достигаются при различных значениях степеней понижения давления в турбине или эжекторе. В этой связи делается вывод о целесообразности при проектировании системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха выбирать требуемые значения степеней понижения давления в турбине или эжекторе на компромиссной основе.
Об одном способе ультразвукового бурения скважин для забора грунта на небесных телах
В статье рассматриваются технические и теоретические вопросы разработки ультразвукового бура для проведения бурения грунта на небесных телах. Специфика применения бура предполагает малое потребление энергии, эффективный рабочий цикл и широчайший диапазон температур при эксплуатации. Одним из перспективных направлений разработки являются устройства, имеющие вибрационную развязку с грунтом за счёт трансформации ультразвуковых колебаний в повторяющиеся удары звуковой частоты посредством специально введённого «свободного» тела между ультразвуковой и ударной частью устройства. Это позволяет сохранить работоспособность устройства и проводить бурение независимо от состояния ударного бита, включая даже его временное заклинивание. Рассмотрены основные технические решения как отечественных, так и зарубежных авторов, сделан анализ и оценены конструктивные схемы, условия эксплуатации, возможности и ограничения. Проанализирован также ряд теоретических работ, и обнаружено, что изложенные в них материалы не содержат развернутых математических моделей, необходимых для имитационного моделирования на стадии проектирования и оптимизации конструкции. В теоретической части статьи рассматривается сосредоточенная математическая модель, полученная на основе эквивалентных параметров, полученных из распределенного описания элементов конструкции бура в численных системах расчёта. Использованы уравнения математической физики, классической механики, элементы теории удара и теории подобия. Проведено параметрическое исследование и, в частности, получены зависимости частоты колебаний свободного тела от величины ударного зазора, массы тела и амплитуды колебаний концентратора. Рассмотренная модель может быть использована для имитационного моделирования при разработке конструкции бура.
Прогнозирование виброповедения корпуса перспективной автоматической коробки передач грузового автомобиля на основе метода модального представления динамической системы
Данное исследование является одним из этапов научно-исследовательской работы по созданию валидированной математической модели перспективной автоматической коробки передач грузового автомобиля, которая должна адекватно описывать ее виброакустическое поведение в процессе эксплуатации. В статье представлены результаты экспериментального исследования и моделирования виброповедения перспективной автоматической коробки передач. Приведены условия проведения экспериментального исследования и результаты обработки полученных данных для 1-й передачи, которые позволяют оценить изменение спектра характерных точек корпуса в зависимости от частоты вращения, динамику изменения виброускорений при разгоне и замедлении, определить порядки вибрации с наибольшими амплитудами, идентифицировать источники возмущения и обосновать необходимость рассмотрения вибрации в интервале частот, изучаемом в рамках научно-исследовательской работы, для аналогичных по своей сущности форм колебаний. В результате проведенной серии симуляционных расчетов получены формы колебаний корпуса и величины виброускорений в характерных точках, выполнена валидация и внесены обоснованные доработки в математическую модель, обеспечена удовлетворительная точность, позволяющая перейти к заключительному этапу исследования – моделированию акустического отклика. По итогам этапа научно-исследовательской работы получены ценные научно-технические результаты – определены порядковые спектры с наибольшей амплитудой – 45-й и 90-й порядок для всех передач, за исключением 6-й, там доминирует 65-й порядок; идентифицированы источники возмущения – зацепление зубчатых колес входного вала и вала отбора мощности на масляный насос (45-й порядок и кратные ему, вплоть до 5-й гармоники), зацепления входного вала с промежуточными валами на 6-й передаче (65-й порядок), определена причина расхождения результатов, полученных экспериментальным и расчетным способом.
Математическая модель ударно-вибрационного механизма
В данной статье рассмотрена математическая модель работы ударновибрационного механизма для уплотнения сыпучих материалов (в том числе трудно деформируемых), основанного на четырёхзвенном механизме, в состав которого входит рычаг Архимеда. Приведены принципиальная схема ударно-вибрационного механизма, принцип работы и его достоинства относительно аналогичных механизмов уплотнения, формулы для расчета коэффициентов увеличения движущей силы привода. Описана математическая модель механизма, состоящая из геометрического, кинематического и динамического расчетов. Выделены необходимые исходные данные для расчета математической модели: размеры звеньев механизма (радиусы кривошипа и коромысла, длина шатуна), массы и моменты инерции этих звеньев, усилие уплотнения. В геометрическом расчете определяются положения звеньев механизма в пространстве в зависимости от угла поворота кривошипа, углы отклонения коромысла, шатуна относительно начального положение при работе механизма, а также положения звеньев в пространстве. Кинематический расчет включает в себя определение угловых скоростей и ускорений путем дифференцирования углов отклонения звеньев относительно начального положения, а также линейных скоростей и ускорений звеньев механизма и в особых точках. Исходя из динамического расчета, определяются необходимые крутящий момент и мощность с учетом усилия, необходимого для прессования, инерционных сил и моментов и сил тяжести. В ходе работы выделены следующие условия работы механизма, а именно: максимальный угол подъема рабочей плиты не должен превышать 20°, оптимальное положение кривошипа в конце рабочего хода для достижения максимального усилия прессования, необходима установка маховика для предотвращения резких колебаний и возникновения пиковых нагрузок.
Повышение эффективности промышленного трактора-бульдозера совершенствованием алгоритма управления моторно-трансмиссионной установкой. Результаты математического моделирования и полевых испытаний
Внедрение в конструкцию промышленных тракторов бесступенчатых внешне регулируемых гидростатических и электрических бесступенчатых трансмиссий, а также двигателей внутреннего сгорания с различным управлением подачей топлива открывает широкие перспективы оптимизации работы бульдозеров и других технологических машин на базе промышленных тракторов. Оптимизации, в первую очередь, по расходу топлива. Приведённые в статье материалы включают в себя математическое моделирование трактора в технологическом цикле бульдозирования, постановку задачи оптимального совместного управления двигателем и трансмиссией, отработку алгоритма управления, его реализацию в контроллере, условия и методику проведения испытаний, результаты испытаний, проведенных на полигоне завода «ДСТ-УРАЛ» в с. Калачево и анализ полученных результатов. В итоге проведенной коллективом авторов работы зафиксирован положительный эффект от внедрения разработанной автоматической системы, заключающийся не только в ожидавшейся существенной экономии топлива, но и в повышении ресурса двигателя внутреннего сгорания и насосов гидростатической трансмиссии, в повышении производительности бульдозера, снижении влияния человеческого фактора (квалификации оператора) на производительность трактора, повышении комфорта работы оператора, уменьшении случаев срабатывания системы предохранения двигателя от перегрузок. Имитационное моделирование проведено в среде программирования VISSIM, код для контроллера создан в CoDeSys, испытание автоматической системы реализовано на серийном тракторе-бульдозере производства завода «ДСТ-УРАЛ» D14 класса тяги 14 тонн в августе 2023 г. На изобретение получен патент Российской Федерации № 2783552 «Способ и устройство управления моторно-трансмиссионной установкой промышленного трактора с бесступенчатой трансмиссией». Изобретение внедрено на заводе «ДСТ-УРАЛ».
Разработка методов контроля момента возникновения автоколебаний стана холодной прокатки
На стане холодной прокатки автоколебания возникают при ручном увеличении скорости прокатки тонкой полосы. Толщина подката при этом, как правило, не более 2–2,5 мм. Спектр колебаний достаточно широк. Первая гармоника – 120 Гц. При контроле вибрационных и технологических параметров выявлена жесткая связь вибрации элементов клетей стана с виброперемещением гидравлического натяжного устройства (ГНУ) рабочих валков и колебаниями уровня натяжения прокатываемой полосы. Штатный контроль перемещения ГНУ проводит 200 измерений в секунду. В соответствии с теоремой Котельникова полоса частот спектральной характеристики в этом случае – 100 Гц. Колебания уровня натяжения прокатываемой полосы позволяют контролировать полосу частот в диапазоне от 0 до 43 Гц, не более. Этого явно не достаточно для надежного контроля момента возникновения автоколебаний. Существующая система контроля технологических параметров имеет внутренний ресурс по частоте опроса при формировании базы данных. Программными средствами удалось увеличить частоту опроса виброперемещений ГНУ до 1000 измерений в секунду. При этом полоса частот спектральной характеристики охватывает диапазон от 0 до 500 Гц. Это позволяет контролировать не только первую гармонику 120 Гц, но и высшие гармоники до 400–500 Гц. Колебания уровня натяжения прокатываемой полосы после перевода на более быстрый ресурс контроллера позволили увеличить частоту опроса до 250 измерений в секунду. Таким образом, по этому каналу также можно надежно контролировать первую гармонику возникающих автоколебаний. Анализ процесса возникновения автоколебаний показал, что причина автоколебаний клетей стана – самопроизвольное колебание уровня натяжения прокатываемой полосы при ручном увеличении линейной скорости прокатки. Колебания клетей стана запаздывают относительно колебаний уровня натяжения от 2 до 3 секунд. Используя алгоритмы дискретного преобразования Фурье и преобразование Фурье на коротком временном интервале (STFT), можно надежно и своевременно распознавать момент возникновения автоколебаний.
Методика выбора в «КОМПАС 3D» параметров операции подточки поперечной режущей кромки спирального сверла
Стандартные спиральные сверла имеют значительный конструктивный недостаток: передние углы на поперечной режущей кромке имеют существенные отрицательные значения. Минимизация этого недостатка связана с подточкой кромки абразивным инструментом. Выбор этого инструмента, его параметров и параметров установки относительно сверла определяет размеры подточки и величины передних углов на участке подточки. Трудности такого выбора обусловлены наличием у спиральных сверл винтовых стружечных канавок и их пересечением с главными задними поверхностями. В работе показана методика определения указанных выше рациональных параметров с использованием классического твердотельного моделирования в программе «КОМПАС 3D». Среди параметров: диаметр абразивного круга, радиус его профиля, межосевое расстояние, расстояние от оси круга до начала режущей части сверла, угол скрещивания их осей и угол поворота базового торца круга относительно базовой осевой плоскости сверла. В качестве критерия выбора принято максимальное значение главного переднего угла сверла на участке подточки. Методика основана на создании параметрической модели стандартных сверл с автоматическим перестроением модели по их размерам из стандартов. Стружечная канавка моделируется винтовым движением исходной инструментальной поверхности стандартной фрезы. Методика предназначена для специалистов предприятий, занимающихся доводкой инструментов под конкретные производственные условия.
Разработка макета выстрела замкнутого типа из композиционных материалов в ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)»
Задача совершенствования штатных выстрелов в отношении малозаметности, бесшумности и повышенного могущества является актуальной, поскольку позволяет, с одной стороны, повысить боевые возможности расчета на поле боя, а с другой – создать макеты выстрелов при обучении студентов по специальности 17.05.01 «Боеприпасы и взрыватели», позволяет привить навыки и компетенции разработки и производства современных средств поражения и боеприпасов. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)», на основании накопленного научного и практического опыта, предлагает к рассмотрению макет конструкции бесшумного выстрела замкнутого типа из композиционных материалов, концепция которого разработана на основании патента RU 2741982 С1. В рамках учебного процесса по специальности 17.05.01 «Боеприпасы и взрыватели» разработан комплект конструкторской и технологической документации, выбраны материалы и технологическая оснастка для его изготовления. Конструкция макета состоит из полимерных композитных элементов: головной и хвостовой частей. Боевая часть содержит малозаметные керамические готовые поражающие элементы. В хвостовой части располагается пороховой сменный метательный заряд. Проведен обзор используемых в настоящее время зарубежных радиолокационных станций. Оценены баллистические и аэродинамические параметры разработанного макета выстрела, эффективность осколочного действия. Приведены результаты моделирования обтекания воздушным потоком и разлёта осколков. Данный образец является иллюстрацией научно-методического подхода создания конструкций и технологий перспективных образцов средств поражения и боеприпасов для отрасли промышленности обычных вооружений, боеприпасов и спецхимии Российской Федерации.
Теоретический анализ сил взаимодействия сорных примесей и летучек при ударе о колосник
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 хлопкасырца 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 %
етод математического моделирования гидродинамического трения плунжерных пар с учетом микрогеометрии
Система впрыска топлива в значительной степени зависит от топливного насоса высокого давления, который играет решающую роль в ее общей производительности. Топливный насос высокого давления служит ключевым звеном в этой системе, обеспечивая необходимое давление для эффективного впрыска топлива в двигатель. Его работа имеет непосредственное воздействие на эффективность сгорания топлива и, как следствие, на мощность двигателя и выбросы вредных веществ. Особое внимание уделяется плунжеру топливного насоса, поскольку именно он подвергается высоким нагрузкам и нерегулярной смазке при динамических нагрузках. Постоянные циклы давления и движения могут вызвать износ плунжера, что, в свою очередь, может привести к снижению производительности системы впрыска топлива. В промышленном секторе лазерное микротекстурирование поверхности используется для уменьшения трения и улучшения противоизносных свойств, и его положительное влияние подтверждено как теоретическими, так и экспериментальными данными. В статье представлен метод определения гидромеханических характеристик плунжерных пар в условиях гидродинамического трения. Микрогеометрия поверхностей трения учитывалась за счет эффекта кавитации смазывающей жидкости, описываемого модифицированным уравнением Рейнольдса. Программное обеспечение было разработано по предложенному методу. Разработанное программное обеспечение может быть использовано для анализа контактирующих поверхностей плунжерных пар и оценки их триботехнических характеристик на основе параметров микрогеометрии поверхностей трения. Также в статье рассматривается влияние параметров микрогеометрии на критерии качества гидромеханических характеристик плунжерных пар. Приведены расчетные примеры анализа контактирующих поверхностей плунжерных пар, разделенных слоем смазки. Технические характеристики оценены в зависимости от параметров микрогеометрии шероховатости поверхностей трения. Представлено влияние параметров микрогеометрии на критерии качества гидромеханических характеристик плунжерных пар.
Экспериментальное исследование запорного устройства вихревого типа
Современные технологии получения материалов включают химические реакции, протекающие при избыточном давлении и высоких температурах, сопровождающиеся фазовыми переходами. Такие процессы протекают в аппаратах сернокислотного производства, гетерогенного катализа и химического синтеза, в аппаратах для сушки, обжига и плавления сыпучих материалов и других печах. Рассматриваемые технологические процессы сопровождаются загрузкой сыпучего материала во внутреннюю полость аппарата – реактор. При этом окно загрузки материала герметизируется, как правило, механическим запорным устройством, которое открывается в стадии технологического процесса, сопровождающегося загрузкой сырья в реактор. При этом герметичность реактора нарушается и возможен выброс газов в окружающую среду, что несет угрозу здоровью рабочего персонала и экологии в целом. Данная статья посвящена экспериментальному изучению газодинамических характеристик потока воздуха на срезе кольцевого сопла пневматического запорного устройства вихревого типа. В работе приведен анализ методов изучения гадрогазодинамических параметров вихревых течений с обоснованием выбора метода изучения, а также описание лабораторной установки и контрольноизмерительной аппаратуры для исследования. В результате исследований получены распределения полного давления от осевой составляющей скорости и проанализирована его структура. Также построены диаграммы распределения осевой составляющей скорости активного воздуха в исследуемом сечении и получено уточненное распределение скорости вдоль радиуса сопла. Полученные в ходе исследования результаты свидетельствуют о работоспособности аппарата, могут быть применены при физико-математическом описании рабочего процесса вихревого пневматического затвора, а также при разработке методики оптимального профилирования устройства.
Экспериментальные исследования и идентификация модели динамической системы «виброзащитное кресло – оператор» мобильной машины
При создании новых образцов транспортных и технологических мобильных машин важно обеспечить выполнение санитарных норм по вибрациям на месте водителя. Виброзащитные сиденья широко используются для уменьшения вибраций, передаваемых от двигателя и ходовой части машины на рабочее место оператора. Для обоснованного выбора параметров сиденья при проектировании машины применяют математическое моделирование. Виброзащитное сиденье вместе с телом оператора образуют единую динамическую систему, поэтому математическая модель должна включать как виброзащитное сиденье, так и тело оператора. В статье представлен обзор математических моделей, описывающих вертикальные колебания тела сидящего человека. Описана экспериментальная установка для изучения динамики человекаоператора, находящегося в виброзащитном сиденье. Установка включает электродинамический вибростенд, на который установлено сиденье, управляющую и регистрирующую аппаратуру. Исследования проводились для виброзащитного сиденья Sibeco. В процессе испытаний основание кресла совершало вертикальные гармонические колебания с плавно увеличивающейся частотой, при этом амплитуда виброускорений поддерживалась постоянной. Акселерометры, установленные на элементах сиденья, на специальном диске, находящемся на подушке сиденья и на теле оператора, регистрировали колебания этих элементов. В результате обработки результатов эксперимента получены передаточные функции, связывающие амплитуды перемещений различных элементов модели с перемещениями основания в заданном частотном диапазоне. Эксперименты проводились с участием испытателей, имеющих различную массу тела. Предложена математическая модель, описывающая вертикальные колебания системы «виброзащитное сиденье – тело оператора». Инерционные и упруго-демпфирующие характеристики элементов сиденья были определены ранее в ходе специальных испытаний. На основании сопоставления расчетных и экспериментальных данных уточнены параметры элементов модели, описывающих тело оператора. Полученные в ходе исследования параметры математической модели будут использованы в дальнейшем для расчетных оценок вибронагруженности рабочего места оператора.
Влияние скорости протягивания прокатываемой полосы на возникновение автоколебаний натяжной станции стана холодной прокатки 2000
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.
Проектирование параметрических циклов фрезерования отверстий на станках с ЧПУ
В работе представлено описание этапов проектирования технологического цикла, реализующего фрезерную обработку отверстий концевой фрезой. Также представлено разработанное программное обеспечение (ПО) CONICALINT, генерирующее G-код с набором аргументов, используемый для вызова технологического цикла из памяти системы ЧПУ. Разработанный алгоритм технологического цикла фрезерной обработки отверстий концевой фрезой имеет ветвистую структуру, так как имеется выбор между двумя методиками расчёта внутренних параметров цикла и двумя методами фрезерования – попутным либо встречным. Расчёт внутренних параметров технологического цикла заключается в вычислении координат точек, необходимых для построения винтовой траектории движения режущего инструмента, а также в вычислении значения максимально допустимой величины винтового шага в рамках заданного набора входных параметров. Исходные данные для расчета представлены тринадцатью параметрами, характеризующими геометрию режущего инструмента, геометрию требуемой обработанной поверхности, а также параметрами, определяющими метод фрезерования, методику расчёта режима резания и начальные точки траектории движения режущего инструмента. Обозначено восемь граничных условий, определяющих допустимые значения входных параметров. На основе этих условий спроектирована система неравенств с комплектом сообщений пользователю об ошибке в случае некорректного ввода значения какого-либо из входных параметров. Разработанный G-код подпрограммы технологического цикла для станка с ЧПУ позволяет рассчитать движение инструмента как по винтовой, так и по конической винтовой траектории в зависимости от входных параметров, что позволяет использовать его при программировании фрезерной обработки цилиндрических и конических отверстий. Разработанное ПО CONICALINT является визуальным дополнением для разработанного технологического цикла фрезерной обработки отверстий, позволяющим генерировать управляющий G-код с набором из двенадцати аргументов
Математическое обоснование предельного значения касательной силы тяги на ведущих колесах для транспортнотехнологических машин
В статье рассмотрены аспекты определения предельной силы тяги на ведущих колёсах наземных транспортно-технологических машин (НТТМ) с колёсной формулой 4×2. Для этого были выявлены критерии, ограничивающие максимальное значение силы тяги на ведущих колесах, которое можно реализовать на машинах такого типа. Эти критерии определяются крутящим моментом, создаваемым двигателем и преобразуемым трансмиссией, и укрупнённо относятся к следующим группам: связанные с началом буксования ведущих колес, определяющие опрокидывание НТТМ и предельные моменты для разрушения элементов трансмиссии. В статье представлены математические зависимости, разработанные для определения предельных значений силы тяги на колесах НТТМ. Авторами разработана модель, которая позволяет проводить численные эксперименты для определения оптимальных параметров двигателя и трансмиссии, что, в свою очередь, позволяет определить и предельную силу тяги, с которой можно оперировать при дальнейшей разработке проекта. Эти зависимости позволяют учесть в уравнении тягового баланса воздействие различных факторов, которые оказывают влияние на реализацию крутящего момента, таких как масса машины, включая распределение массы по осям и относительное положение центра масс, коэффициент трения, угол наклона дороги и другие параметры взаимодействия с опорной поверхностью, а также характеристики трансмиссии, ограничивающие тяговые возможности машины. После преобразования полученных математических выражений авторами статьи описана зависимость, определяющая предельно допустимый момент вращения на коленчатом валу двигателя. Это позволяет учитывать характеристики двигателя при определении предельной силы тяги и обеспечивает возможность выбора мощностных показателей двигателя для конкретной транспортно-технологической машины и передаточных чисел трансмиссии
Оценка технической возможности достижения одинакового хода поршней в кривошипно-шатунном механизме с прицепными шатунами
В данной статье представлены технические возможности достижения заданных характеристик работы узлов и деталей двигателя с учетом обеспечения геометрических характеристик кривошипно-шатунного механизма (КШМ), а также с учетом оценки и достижения необходимого уровня прочностных параметров некоторых элементов конструкции главного шатуна и всего механизма в целом. Как известно, вносить изменения в отработанную конструкцию и налаженное производство – задача сложная и многофакторная. Необходимо внести такие изменения, которые бы минимизировали производственные и технологические потери, при этом они должны гармонично вписываться в существующую технологию и возможности производства, обеспечивая выполнение новых технических требований и характеристик. При решении задачи по обеспечению одинакового хода поршней для двигателя типа В-2 анализ конструкторской документации показал, что кроме внесения изменений в конструкцию кривошипно-шатунного механизма необходимо внести изменения и в другие детали двигателя. Необходимость этих изменений была определена с использованием программ 3D-моделирования деталей с проверкой их работоспособности методом «прокрутки» сборки деталей КШМ в объеме картера двигателя. В результате оценки кинематики КШМ двигателей типа В-2 было определено, что кроме изменения конструкции главного шатуна необходимо выполнить дообработку ребра осевой жесткости верхней половины картера, а также выполнить изменения в конструкции прицепного шатуна с целью исключения контакта с гильзой цилиндра и, возможно, самой гильзы. Однако изменения в конструкции двигателя повлекут за собой существенные изменения технологического процесса его изготовления. Очевидно, что эти изменения должны быть минимальными. Они могут повлиять на значительные производственные и технологические изменения, что в условиях серийного производства требует достаточно веских теоретических и практических обоснований. Поэтому при реализации данных технических решений необходимо было выполнить расчетный и кинематический анализ на основе 3D-моделирования и логического анализа, исключающий нарушение работы двигателя. Кроме того, для оценки нагруженности нижней головки шатуна был выполнен гидродинамический расчет, результатом которого являются гидромеханические характеристики сложнонагруженного подшипника и эпюра гидродинамических давлений, действующих в тонком смазочном слое.
Теоретические аспекты и проблемы расчета токов короткого замыкания системы электроснабжения тягового электропривода активного полуприцепа
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.
Экспериментальное исследование работоспособности газодинамического подшипника
Вопрос работоспособности высокоскоростных турбомашин напрямую связан с процессами, происходящими в опорах – газовых подшипниках скольжения. Наиболее распространенной конструкцией таких опор является многолепестковый подшипник. Одно из главных направлений исследований заключается в разработке конструкции, обеспечивающей надежную работу подшипника. Одно из ключевых отличий от жидкостных опор – долговечность газовых подшипников – напрямую зависит от количества циклов пусков и остановов. Период пуска турбомашины представляет собой наиболее тяжелый режим работы лепестковых газодинамических подшипников. Критической особенностью этого режима является недостаточное формирование газового слоя на малых скоростях вращения. Нагрузка на рабочие поверхности опоры оценивается как номинальная, равная весу ротора. Если режим пуска турбомашины пройден, то в дальнейшем, при наборе оборотов, она будет работоспособна. Исследование переходного режима при запуске требует комплексного подхода, включающего как теоретические, так и экспериментальные исследования. Данная статья является продолжением теоретических исследований для лепестковых газодинамических подшипников с пакетом взаимоперекрывающихся лепестков. Основные параметры, обеспечивающие работоспособность таких опор, включают в себя: скорость всплытия вала в момент пуска и значение силы, действующей на опору. В рамках данного исследования разработана экспериментальная установка, с помощью которой получены значения скорости всплытия вала в зависимости от силы статического нагружения. Проведены серии опытов при различных вариациях начальных нагрузок, вплоть до критического значения. Результатом опытов являются значения допустимых статических нагрузок и диапазон значений скорости всплытия вала. Это исследование позволяет облегчить дальнейшие параметрические исследования при математическом моделировании процессов, происходящих в газодинамических подшипниках.
Трещинообразование ролика натяжной станции петленакопителя стана тандема холодной прокатки 2000
При возникновении автоколебаний ролика натяжной станции петленакопителя стана холодной прокатки во время эксплуатации появляются трещины на наружных поверхностях ролика. Определение причин возникновения трещинообразования и оценка остаточного ресурса ролика натяжной станции является актуальной задачей. Разработан цифровой двойник натяжной станции петленакопителя стана холодной прокатки в соответствии с классификацией Майкла Ривса и в соответствии со стандартом ГОСТ Р 57700.37-2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий». Используемые технологические параметры и диагностические данные, отраженные и сохраненные во внешней по отношению к промышленному объекту среде, представляют собой «цифровую тень». Базы данных технологических и вибрационных параметров стана и ролика натяжной станции объединеныграфической оболочкой. Построена численная трехмерная модель ролика натяжной станции. Определены собственные формы и собственные частоты колебаний. Нижние собственные формы, полученные расчетом, согласуются с частотами колебаний подшипниковых опор натяжного ролика, сохраненными в цифровом следе стана. На высоких частотах наблюдается смешанная форма колебаний (оболочечные колебания и изгиб полуосей), которая также имеет примерное соответствие на виброграммах цифрового следа. С использованием виртуального промышленного эксперимента связаны виброускорения и циклы нагружения подшипниковых опор натяжной станции. Численная трехмерная модель ролика натяжной станции определяет реальные нагрузки, действующие на торцовые поверхности ролика при возникновении автоколебаний натяжной станции. Информация о частоте и амплитуде колебаний позволяет рассчитать количество циклов нагружений и оценить остаточный ресурс до возникновения трещин на торцовых поверхностях ролика натяжной станции.
Вейвлет-преобразования в задачах контроля и диагностики автоколебаний стана холодной прокатки
Одной из проблем холодной прокатки тонких полос является самовозбуждающиеся колебания. При возникновении автоколебаний амплитуда возрастает скачком более чем в сто раз: от 2–3 м/с2 до 200–250 м/с2. Частоты колебаний составляют от 100 до 500 Гц, т. е. число циклов нагружения даже за несколько секунд может достигать нескольких тысяч. Как правило, интенсивные автоколебания происходят на тонких полосах с толщиной менее 1 мм и высоких скоростях прокатки. Контроль возникновения автоколебаний происходит с использованием специальных систем, по уровню колебаний или по технологическим параметрам, например, по колебаниям натяжения полосы. В системах контроля классическими являются методы с использованием разложения контролируемого сигнала в ряд Фурье. Для стационарных процессов разложение в ряд Фурье дает полную информацию о структуре сигнала, достаточную для проведения диагностики технического состояния машин и механизмов. Для нестационарного не гармонического сигнала информация о спектральном составе диагностического сигнала недостаточна, так как не позволяет определить момент возникновения нежелательного процесса. В металлургии в прокатном производстве процессы, как правило, не стационарные. Процесс холодной прокатки непрерывный, но дискретный. На прокатку одного рулона требуется 5–6 мин. Процесс автоколебаний даже при использовании систем контроля может продолжаться не более 2–3 с. Высокая частота колебаний и высокий уровень напряжений могут приводить к образованию трещин элементов клетей стана, например, плит CVC. Альтернативным способом контроля и диагностики может являться вейвлетпреобразования сигнала. Если БПФ позволяет определить наличие автоколебаний только в развитом состоянии, то вейвлет-преобразование позволяет определить момент зарождения процесса автоколебаний при низких амплитудах колебаний или даже при отсутствии колебаний по изменению характера сигнала технологических параметров.
Роль геокосмического транспорта в крупномасштабной индустриализации космоса
На сегодняшний день человечество столкнулось с рядом экологических проблем, от решения которых зависит наше дальнейшее существование. Авторами предлагается системный подход по выходу из сложившейся ситуации, детально описанный в программе «ЭкоМир». Основным вектором дальнейшего индустриального развития станет космический, но для его реализации необходим транспорт, обладающий рядом уникальных характеристик. Авторами статьи предложена конструкция общепланетарного транспортного средства (ОТС), который по внешнему виду представляет собой тор с диаметром экватора и с поперечным сечением в несколько метров. Предполагаемая масса данного геокосмического летательного аппарата составляет 30 млн тонн. Предложено решение задачи стабилизации центрального положения ротора в канале статора общепланетарного транспортного средства (ОТС) при помощи сил магнитных полей постоянных магнитов. Спроектированная система компенсирует внешние силы, действующие как на ротор при подготовке взлёта, так и на статор при наборе высоты. Приведены схемы распределения магнитных потоков в подвесе, а также при действии на ротор силы гравитации Земли у ее поверхности. Разрабатываемое общепланетарное транспортное средство (ОТС) призвано способствовать индустриализации космоса с использованием его преимуществ: вакуума, экстремально низких и высоких температур, невесомости, энергетических и сырьевых ресурсов. Результаты проведённых исследований и их анализ демонстрируют, что ОТС в состоянии обеспечить планетарный масштаб и стремительный темп практической реализации проекта uSpace.
Динамика процессов взаимодействия элементов гусеничного движителя при наезде первого опорного катка на неровность
Статья посвящена исследованию динамики взаимодействия элементов гусеничного движителя быстроходной гусеничной машины при движении по неровностям, сопровождающейся возникновением не достаточно изученного ранее эффекта «захвата» свободной ветви гусеницы зубчатым венцом ведущего колеса при его переднем расположении и приводящего к разрушению элементов конструкции энергосилового блока. Представлены результаты исследований динамических волновых процессов в гусеничном движителе, полученные на основе разработанной математической модели. Модель, в которой динамическая система представлена как упругий стержень на безынерционном упругом основании, учитывает возникновение инерционных динамических нагрузок в гусенице, формируемых микропрофилем грунта, и позволяет с удовлетворительной точностью выполнить анализ динамического процесса возбуждения поперечных колебаний свободной ветви гусеничного обвода быстроходной гусеничной машины. Из результатов расчетно-экспериментального исследования динамики процесса поперечных волновых колебаний свободной ветви гусеницы при наезде первым опорным катком на неровность установлено, что вследствие воздействия значительной инерционной силы амплитуда колебания гусеницы существенно возрастает, что повышает вероятность ее захвата зубчатым венцом ведущего колеса; амплитуда поперечных колебаний свободной ветви несущественно зависит от параметров конструкции; определяющим фактором является сила предварительного натяжения, которая при наезде первого опорного катка на неровность является неконтролируемой величиной и в предельном случае может сокращаться до нуля; для уменьшения вероятности захвата зубчатым венцом ведущего колеса в конструкцию гусеничного движителя с передним расположением ведущих колес необходимо ввести дополнительный механизм натяжения гусениц и соответствующую систему управления.
Возможности совершенствования систем учета технико-экономических показателей горнодобывающих предприятий с использованием расчетов безотказности оборудования (на примере автосамосвалов разреза «Черногорский»)
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.
Формирование облика перспективного базового шасси для мобильных технических средств пожаротушения в арктических зонах Российской Федерации
Предложен облик перспективной платформы в качестве базового шасси (БШ) для мобильных средств пожаротушения в Арктических зонах Российской Федерации. В качестве методологии за основу принят системный анализ. Проведён анализ климатических, почвенных условий в Арктических зонах Российской Федерации. Обоснована актуальность создания специальных платформ в качестве базовых шасси для размещения средств пожаротушения. Выбраны основные пути и определены методы создания новых и совершенствования существующих БШ специальной техники для предотвращения возникновения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Проведён анализ структуры существующих и перспективных БШ, выделены основные структурные единицы, которые могут быть определены как главный параметр при создании новых и совершенствовании существующих БШ. Рассмотрен вопрос эффективности БШ как составляющего элемента эффективности мобильного технического средства пожаротушения. Определены основные показатели, характеризующие эффективность БШ. Предложена концепция сочленённого многокомплектного БШ. Приведены основные признаки, характеризующие сочленённое БШ как перспективное для применения в экстремальных климатических условиях Арктических зон Российской Федерации. К признакам относятся многосекционность, единый энергетический модуль, адаптивное распределение силовых потоков между секциями, быстроразъёмные соединения между секциями. Формирование транспортного поезда по количеству и составу секций проводится исходя из типа, вида, удалённости очага чрезвычайной ситуации, погодных условий и рельефа местности в месте чрезвычайной ситуации и на пути следования к ней.
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЧИСЛЕННОГО ПРОЧНОСТНОГО АНАЛИЗА СИЛОВОГО КАРКАСА КВАДРОЦИКЛА
Проектирование конструкции квадроцикла является сложной комплексной инженерной задачей, где разработка силовой несущей рамы является одной из приоритетных, что требует системной методологии. Сугубо аналитические подходы к расчетам, результаты которых могут использоваться при разработке объемной трубчатой рамной структуры, в настоящее время уходят в прошлое, поскольку применяемые в аналитических методах допущения дают существенную расчетную погрешность, что позволяет получить лишь очень приближенную картину распределения напряжений и возникающих деформаций конструкции. Также необходимо учесть, что современные технологии проектирования предусматривают одновременное применение разнообразных профилей не только круглого, но и более сложного сечения, что должно обеспечивать необходимую функциональность разных участков рамы (при обеспечении достаточно большого количества конструкционных требований, предъявляемых к ней), но существенно усложняет расчетные процедуры. При таких вводных данных предварительное виртуальное электронное моделирование реальных изделий в сочетании с последующим численным инженерным анализом является оптимальным и позволяет учесть различные конструктивные и технологические нюансы. Такие программные комплексы, как CATIA, относящиеся к PLM-системам (PLM – англ. product lifecycle management system), дают возможность в рамках единой интерактивной среды производить как моделирование изделий, так и, собственно, серию численных экспериментов. В условиях реального проектирования на производственных мощностях такие работы являются методологически не освоенными и новаторскими. Целью статьи является рассмотрение подходов к оптимизации конструкции силовой рамы квадроцикла с использованием программных компьютерных средств инженерного анализа и предварительно созданной электронной геометрической модели квадроцикла. В частности, затрагиваются вопросы подготовки модели для последующего конечно-элементного разбиения, оценки результатов численного исследования применительно к оценке работоспособности проектируемого силового каркаса квадроцикла в условиях использования компонентной базы ранее разработанных силовых рам мотоциклов и багги.
АВТОКОЛЕБАНИЯ НАТЯЖНЫХ СТАНЦИЙ ТРАВИЛЬНОГО АГРЕГАТА, СОВМЕЩЕННОГО СО СТАНОМ ТАНДЕМОМ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ 2000
На многоклетьевых станах холодной прокатки, совмещенных с непрерывным травильным агрегатом, автоколебания могут возникать не только на клетях стана, но и на натяжных станциях травильного агрегата. При этом на роликах натяжных станций появляются усталостные трещины, а на поверхности ролика, покрытой полиуретаном, – характерные дефекты. Для контроля автоколебаний на подшипниковых опорах ролика установлены МЭМСакселерометры. Сбор данных о вибросостоянии происходит параллельно с контролем технологических параметров. Для хранения данных используются базы данных временных рядов. Гибридная база данных позволяет синхронно обрабатывать как технологические, так и вибрационные параметры. При появлении нештатной ситуации можно построить зависимость автоколебаний от технологических параметров. Используя результаты промышленного эксперимента, удалось получить характеристику трения прокатываемой полосы на ролике натяжной станции при малых скоростях движения полосы. При скоростях полосы от 0,5 до 1 м/с характеристика трения находится в переходном режиме, может быть как положительной, так и отрицательной. При отрицательной характеристике трения появляется неустойчивость (автоколебания), при положительной характеристике движение ленты стабилизируется. Обработка сигнала проводилась с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ). По спектральной характеристике можно определить количество полных циклов, действующих на колебательную систему. Имея достаточный объем информации во времени, можно рассчитать количество циклов и оценить остаточный ресурс до возникновения трещин на торцовых поверхностях ролика натяжной станции.