Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Исследование перспективной ветроэнергетической установки с типом компоновки «ротор в раструбе»
Статья научная
Введение. Существует проблема повышения эффективности существующих ветроэнергетических установок (ВЭУ). Для её решения необходимо провести исследования ВЭУ неклассических типов. Из этого ряда наиболее перспективными являются ВЭУ, которые используют специальные направляющие статические элементы для создания вихревых структур. Последнее способствует созданию повышенной аэродинамической эффективности роторов этих ВЭУ. Материалы и методы. Для проведения аэродинамических расчетов ВЭУ были использованы программные комплексы Ansys Workbench и Ansys Fluent. Результаты исследования. На основании анализа соответствующих публикаций обоснована перспективность исследований ВЭУ вихревого типа, в которых для увеличения их энергетической эффективности используются дополнительные статорные структуры. С помощью вычислительных методов динамики сплошных сред проведен анализ аэродинамики ВЭУ вихревого типа с компоновкой «ротор в раструбе». С помощью метода аэродинамической оптимизации получена усовершенствованная конструкция указанной ВЭУ. Обсуждение и заключения. На основании полученных в статье результатов видно, что конструирование ВЭУ вихревого типа на основе принципа полезной интерференции статора и ротора является перспективным. В работе проведен анализ конкретной формы ВЭУ с вертикальной осью вращения, осесимметричными статором и раструбом специальных форм. Рассмотрена методика аэродинамической оптимизации конструкции ВЭУ указанного типа. На основе этой методики получены усовершенствованные форма раструба и его компоновка с ротором, которые позволили достичь среднего расчетного значения полезного аэродинамического момента, более чем в два раза превышающего соответствующее значение для первоначальной геометрии ВЭУ.
Бесплатно
Исследование поверхности трибоконтакта после трения в водном растворе капроновой кислоты
Статья научная
Введение. Работа посвящена исследованию эволюции коэффициента трения пары сплав медь-сталь при трении в водном растворе капроновой кислоты различной концентрации, а также изучению противоизносных свойств пары трения сталь-сталь при трении в маслянокислотной среде. Целью данного исследования являлось изучение влияния добавок капроновой кислоты на трибологические характеристики пар трения при фрикционном взаимодействии в составах на водной основе и на основе вазелинового масла.Материалы и методы. Проведены трибологические исследования пары трения латунь-сталь на машине трения торцевого тира АЕ-5. Исследование противоизносных характеристик проводилось на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) в соответствие со стандартом ГОСТ 9490- 75. При испытаниях на ЧШМ объективными параметрами смазывающих свойств смазочных композиций являлись: нагрузка сваривания (Рс); диаметр пятна износа (Dн), критическая нагрузка (Рк). Параметры шероховатости сервовитной пленки определялись с помощью оптической профилометрии; ее микрогеометрия и структура на наноуровне - с помощью атомно-силовой микроскопии.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Введение. История решения проблемы сварки конструкций из нержавеющих и жаропрочных металлов и сплавов насчитывает несколько десятилетий. Особое внимание исследователей привлекла работа с деформированными алюминиевыми сплавами толщиной 2-6 мм. Как правило, такие тонкостенные конструкции свариваются в среде защитного газа аргона при относительно малых величинах тока, поэтому перенос металла - крупнокапельный (сварной шов формируется в виде отдельных крупных капель с узким проплавлением свариваемых элементов). При этом шов получается очень выпуклым, что не отвечает эксплуатационным требованиям конструкций.Таким образом, важно было решить следующие задачи: получить управляемый мелкокапельный перенос электродного металла на токах, соответствующих крупнокапельному переносу; определить условие управляемого переноса; разработать систему питания сварочной дуги.Материалы и методы. Поведение и параметры дуги фиксировались скоростной кино- и видеосъемкой с синхронным осциллографированием электрических параметров процесса - тока и напряжения...
Бесплатно
Статья научная
Введение. Ключевыми этапами технологии переработки шламов являются разрушение конгломератов на металлические и неметаллические компоненты, а также измельчение частиц компонентов для получения вторичного сырья требуемого гранулометрического состава. Применение вращающегося электромагнитного поля для переработки шлифовальных шламов позволяет исключить применение различных средств разрушения и измельчения, избегая контактного взаимодействия агломератов со стенками рабочей камеры. Таким образом снижается материалоёмкость технических средств и повышается эффективность процесса разрушения. Целью исследований являлось установление особенностей и основных закономерностей переработки шламовых отходов в устройствах с вращающимся электромагнитным полем. Материалы и методы. Для исследований использовался шлифовальный шлам, представляющий собой совокупность конгломератов произвольной формы, состоящих на 80-85 % из металлической стружки. Применен индукционный метод, основанный на установлении связи ЭДС, наводимой в индукционном датчике с магнитной индукцией вращающегося электромагнитного поля. Оценка влияния индукции на характер взаимодействия между частицами шлама во вращающемся электромагнитном поле проводилась по изменению относительного сигнала ЭДС, наведенного в индуктивном датчике. Результаты исследования. В результате проведенных с применением индукционного метода экспериментальных исследований установлено: динамические характеристики конгломератов шламовых отходов зависят от индукции вращающегося поля до определенной величины; с увеличением размера конгломератов шлама, при одинаковом размере входящих в него ферромагнитных частиц, величина индукции магнитного поля, необходимая для их разрушения, снижается; с уменьшением размеров частиц конгломератов индукция поля, необходимая для разрушения связей конгломерата, увеличивается; увеличение числа частиц в конгломерате снижает значение индукции; степень разрушения конгломерата и измельчения его ферромагнитных частиц зависит от продолжительности воздействия индукции вращающегося электромагнитного поля. Обсуждение и заключения. Предложенный индукционный метод позволяет исследовать влияние параметров электромагнитного поля на изменение состояния магнитовибрирующего слоя, а также оценить кинематические характеристики частиц ферромагнитной среды в магнитовибрирующем слое.
Бесплатно
Исследование режимных факторов в автобалансирующем устройстве стиральной машины в резонансной зоне
Статья научная
Целью данной работы является решение вопросов, связанных с повышением надежности, экономичности и безопасности современных стиральных машин на основе снижения динамических нагрузок в период центробежного отжима. Рассмотрены основы формирования режимных факторов в период прохождения резонансной зоны при центробежном отжиме в жидкостном автобалансирующем устройстве (АБУ) с вытесняемой жидкостью, на конструкцию которого был получен ряд патентов. Проведен сравнительный анализ реализации функции автобалансирующего устройства для условий формирования адекватного силового отклика на входное силовое воздействие для двух установленных ранее наиболее рациональных условий: для силы, возникающей при резонансе, и при достижении максимальной неуравновешенной силы. Получены зависимости величины перемещения внутренней емкости АБУ от конструктивных параметров автобалансирующего устройства и системы подвески моечного узла, а также режимных параметров процесса отжима. Результаты исследования представлены в виде графиков. Анализ итогов работы позволил сделать выводы о перспективности использования полученных данных для обеспечения наибольшей эффективности процесса уравновешивания массы неравномерно распределенных текстильных изделий в барабане при отжиме.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Движение носителя и внешние факторы (влияние атмосферы, температуры и давления) существенно ухудшают качество изображения смотрящих оптико-электронных систем (ОЭС) и точность позиционирования излучающих ОЭС. Рассматриваются проблемы повышения качества изображения и вероятность удержания изображения объекта наблюдения (ОН) на оптической оси следящей ОЭС.Материалы и методы. Создание системы автоматического управления оптико-электронного прибора (САУ ОЭП) предполагает решение многокритериальной задачи оптимизации с учетом ряда противоречивых техникоэкономических (ТЭ) требований. Определение допустимых динамических погрешностей (ДДП) стабилизации изображения является ключевым вопросом в разработке бортовых оптико-электронных приборов (БОЭП). Уравнения Лагранжа II рода и смешанный метод Жильбера позволили получить математическую модель ОУ ОЭП. Затем выполнили декомпозицию двухсвязной САУ с нелинейными перекрестными связями в ОУ. Представлена функциональная схема модели формирования изображения БОЭП. Перечислены параметры матричного фотоприемника и требования, предъявляемые к динамической погрешности САУ ОЭП с учетом допустимой ФПМ ОЭП. Визуализированы функции передачи модуляции, линейного, гармонического и вибрационного сдвига изображения, соответствующие допустимым и достигнутым ДДП. В среде Mathcad созданы логарифмические частотные характеристики. Двухсвязная система управления ОЭП при заданных параметрах ОУ для рассматриваемого движения представлена как два независимых канала управления по азимуту и углу места.Результаты исследования. Приведены процессы управления БОЭП в режимах стабилизации и слежения. Для исследования динамики пространственного управления БОЭП в соответствии с методикой САУ разработана компьютерная имитационная модель (КИМ) ЦСАУ ОЭП. Она реализована в среде Matlab и состоит из КИМ ОУ, приводов, пропорционально-интегрально-дифференцирующих (ПИД) регуляторов с учетом нелинейностей, центрального вычислительного устройства (ЦВУ), программного устройства наведения, КИМносителя, реализующего уравнения движения. Описаны гармонические колебания носителя. Определены погрешности слежения и стабилизации в режиме слежения при дополнительно введенном управляющем воздействии в виде постоянной скорости. Исследована динамика пространственного управления БОЭП. Визуализированы компьютерная имитационная модель цифровой системы автоматического управления оптико-электронным прибором, результаты моделирования ЦСАУ ОЭП без учета движения борта и процессы управления ОЭП с учетом движения.Обсуждение и заключения. Для исследованных случаев рассчитана точность стабилизации. Установлено, что она в десятки раз превосходит заявленные ранее показатели, и это в десятки раз снижает требования к сходимости лазерного пучка и мощности излучения лазера при разработке оптического тракта рассматриваемого изделия. Предложенную КИМ можно использовать при разработке БОЭП. В этом случае применение представленной методики и КИМ поможет снизить трудозатраты и минимизировать ошибки.
Бесплатно
Исследование технологии электроискрового нанесения покрытий, легирования и упрочнения
Статья научная
Введение. Целями работы явились анализ и применение технологии электроискрового нанесения износостойких металлических покрытий на режущие инструменты или детали машин для их упрочнения или восстановления размеров.Материалы и методы. Рассмотрена технология, устройство и принцип действия модернизированной установки, предназначенных для электроискрового нанесения износостойких металлических покрытий композитами Т15К6, ВK8 и ВK6.Результаты исследования. Для определения параметров модернизированной установки электроискрового легирования проведены эксперименты по упрочнению твердым сплавом Т15К6 шлифованных образцов из стали 45 размерами 25×25×25 мм. В результате опытов с использованием метода планирования эксперимента подтверждена возможность выбора и регулирования параметров установки. Для упрочнения образцов из стали 45 твердым сплавом Т15К6 выбраны следующие параметры: сила тока I = 1-2 А, напряжение U = 40-75 В, емкость конденсаторной батареи 60-100 мкФ.Обсуждение и заключение. Применение в качестве защитной среды углекислого газа позволяет увеличить число проходов и, соответственно, число слоев покрытия до двадцати, получать итоговую толщину до 0,3 мм с плотной структурой без оксидов. Покрытия такой толщины дают возможность не только упрочнять, но и восстанавливать размеры изношенных деталей машин. Параметры технологических режимов электроискрового легирования существенно влияют на интенсивность нанесения покрытий и качество получаемой поверхности. Повышение электрических параметров ведет к увеличению интенсивности каждого отдельного разряда и в определенных пределах способствует повышению количества переносимого материала покрытия, а также к более глубоким преобразованиям покрываемой поверхности в зоне разряда. Таким образом, установку электроискрового легирования, оснащенную средствами контроля и диагностики, а также системой подачи защитного газа, можно использовать для упрочнения и восстановления деталей машин и режущих инструментов.
Бесплатно
Статья научная
Цель данной работы - представить схемотехническое решение автоматизированного пневмопривода (АПП) с внешним тормозным устройством. В качестве такого устройства выступает управляемый пневмомеханический тормоз, обеспечивающий сокращение длительности процесса позиционирования, повышение точности останова и надежную фиксацию механизма в заданных координатах. Использование экспериментально исследуемого привода с автоматизированным измерительным комплексом создает условия для осциллографирования процесса позиционирования в реальном времени и пространстве, а также обеспечивает достоверные результаты эксперимента. Авторами создан специальный стенд - модель предлагаемого привода, позволяющая исследовать влияние точности позиционирования предлагаемого привода при различных параметрах его функционирования. Установлены кинематические и силовые характеристики привода при автоматическом управлении потоком сжатого воздуха. В результате выявлено влияние скорости позиционирования и управляющего давления тормоза на точность привода. Сформулированы рекомендации для разработки реальных позиционных приводов повышенного быстродействия и точности позиционирования. Установлено, что при работе с настоящими позиционными приводами введение внешнего тормозного устройства - управляемого пневмомеханического тормоза повышает точность позиционирования в 1,25-2,25 раза.
Бесплатно
Исследование шероховатости поверхности реза при гидроабразивной резке
Статья научная
Введение. В статье показано, каким образом подача при гидроабразивной резке влияет на шероховатость поверхности реза. Резание выполняется смесью воды и абразива, испускаемых из сопла с высокой скоростью и под высоким давлением. Под действием режущей струи происходит эрозионное разрушение материала, частицы абразива снимают слой микростружки, а вода эвакуирует их из зоны резания. Методом гидроабразивной резки можно обрабатывать практически любые материалы. Процесс резки - «холодный», отсутствует термическое воздействие на металл. Возможна резка сложной геометрии - как 3D, так и 5D, например предварительная обработка моноколес газотурбинных двигателей. Материалы и методы. Исследования проводились на базе РВПК ПАО «Роствертол» на установке гидроабразивной резки фирмы Flow. Обрабатывались материалы, наиболее часто применяемые в авиастроении: сталь 30ХГСА, алюминиевый сплав Д16Т, композит (стеклопластик-титан). Результаты исследования. Проведены теоретические исследования влияния подачи сопла гидроабразивной резки на шероховатость поверхности реза. Получены зависимости определения шероховатости поверхности для характерного участка поверхности реза. Приведены рекомендации, позволяющие снизить число дефектов, возникающих при гидроабразивной резке. Выполнены экспериментальные исследования, подтверждающие адекватность полученных теоретических моделей. Обсуждения и заключения. В результате исследований установлено, что шероховатость обработанной поверхности ухудшается с увеличением подачи. При этом ухудшение неравномерно распределено вдоль сечения реза. Для уменьшения ширины волнистого реза необходимо уменьшать значение подачи.
Бесплатно
Исследование шума при обработке плоских деталей шарико-стержневым упрочнителем
Статья научная
Введение. В статье представлены результаты исследований обработки поверхностей деталей шарико-стержневым упрочнителем (многоконтактный виброударный инструмент) методом поверхностно-пластического деформирования. Рассматриваемый процесс может использоваться для упрочнения как плоских, так и лекальных поверхностей, создания сжимающих остаточных напряжений, сглаживания каверн, нанесения регулярного микрорельефа на пары трения, а также для обработки сварных швов. При проведении настоящих исследований выявлены технологические возможности обработки, определены закономерности выбора конструктивных параметров устройства. Процесс обработки относится к ударным и сопровождается интенсивным звуковым излучением. Установлено, что шум при обработке значительно превышает допустимые пределы. Материалы и методы. Исследования проводились на универсальном фрезерном станке. Упрочнению подвергались длинномерные плоские детали, которые устанавливались непосредственно на стол станка либо в специальные приспособления. Линейный источник шума принят в качестве модели. Результаты исследования. Получены зависимости для определения звукового давления, собственных частот колебаний детали и спектров шума. Разработан комплекс мероприятий по снижению шума при обработке. Выполнен значительный объем экспериментальных исследований, подтверждающий адекватность полученных теоретических моделей. Обсуждение и заключения. При проведении исследований установлено, что эффективность в снижении шума не может быть достигнута рациональным подбором вибропоглощающего материала. В связи с этим рекомендуется применение пассивной шумозащиты рабочей зоны станка в виде плоского экрана из поликарбонатного стекла, что позволит довести до нормативных значения шума в зоне обработки. Рассчитаны конструктивные параметры предлагаемого акустического экрана.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности нагрева и плавления железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) с применением способа подачи окатышей через осевые каналы электродов. При использовании данной системы подачи железорудного сырья через отверстия в электродах сыпучие окатыши попадают в зону влияния электрических дуг на расплав, что обеспечивает высокую скорость их плавления. При этом улучшаются технико-экономические показатели электроплавки в дуговой сталеплавильной печи (ДСП). Применение топливно-кислородных горелок с подачей кислорода позволяет оптимизировать процесс плавления железорудных металлизованных окатышей, улучшая условия шлакообразования, нагрева, обезуглероживания металла с дожиганием отходящих горючих газов (СО, Н2, и др.) в дуговой печи.
Бесплатно
Статья научная
Основная цель работы - формирование научной базы для корректного определения комплекса требований к конструкционному материалу с высокой стойкостью к износу в условиях каплеударной эрозии. Выполнен обзор современного и ретроспективного состояния отечественных и зарубежных исследований в области каплеударной эрозии металлических материалов. В качестве основных итогов отмечены недостаточная фундаментальность исследований в этой области, ограниченность используемых теоретических моделей, односторонний избирательный подход многих авторов к явлению, объединяющему целый комплекс факторов различной физической природы. На этом фоне представлена авторская концепция процесса эрозионного изнашивания металла в условиях воздействия двухфазного паро-капельного потока, наблюдаемого, например, в лопаточном аппарате последних ступеней мощных паровых турбин, а также при работе газотурбинного и компрессорного оборудования. Особое внимание уделено новой научной гипотезе о влиянии активного водорода на разрушение металла при высокоскоростных капельных соударениях.
Бесплатно
Статья научная
Цель исследований, результаты которых приведены в данной статье, заключалась в изучении закономерностей формирования спектров шума на рабочих местах локомотивных бригад, создаваемых звуковым излучением внутренних источников шума, и соответствия октавных уровней звукового давления санитарным нормам. Измерения проводились на грузовых и пассажирских электровозах анализатором шума и вибрации «Ассистент Total+», класс точности 1, с предусилителем ПУ-01 и микрофонным капсюлем МК233 с частотным диапазоном измерений от 2 до 40000 Гц. Экспериментальные исследования показали, что практически все внутренние источники шума создают превышения уровней звукового давления над предельно-допустимыми величинами.
Бесплатно
К автономному управлению техническим состоянием станков
Статья научная
Введение. В настоящее время внимание разработчиков и исследователей сфокусировано на автоматизированном поддержании работоспособности технологических машин, особенно в условиях компьютеризации производства. Существенно расширены возможности оценки технического состояния оборудования, диагностики и мониторинга неисправностей. Это позволяет предотвращать отказы и минимизировать влияние неблагоприятных факторов на производительность. С этой целью создается некоторая автономная система управления, концептуальным проблемам которой посвящена данная статья. Материалы и методы. Рассмотрена система автономного управления техническим состоянием станка. Показано, что сигналы с датчиков и на исполнительные механизмы поступают через распределенные узлы управления техническим состоянием устройств станка. При этом необходимая связь обеспечивается возможностями e-MindMachine. К обобщенным функциям управления техническим состоянием металлорежущих станков отнесено принятие решений и исполнение команд c использованием встроенных средств. Описана и разъяснена специфика в построении системы технического обслуживания станков. В итоге обосновано следующее утверждение: при анализе процессов в станках и синтеза решений для управления поддержанием работоспособности станка (ПРС) адекватны методы искусственного интеллекта и интеллектуального управления (в том числе теории нечетких множеств и нечеткой логики). Результаты исследования. Предлагаемый подход позволяет оценить достижения, представленные в известных системах технического обслуживания машин, и повысить уровень обслуживания до самостоятельно работающих систем автоматизированного автономного управления техническим состоянием. Рассмотрена структура системы, к обобщенным функциям управления которой отнесены принятие решений и исполнение команд c использованием встроенных средств. Показано, как при синтезе решений для управления используются методы теории нечетких множеств и нечеткой логики. Рекомендованы поэтапная разработка и внедрение автономной системы в зависимости от условий и возможностей предприятия. Обсуждение и заключения. Рассмотрены вопросы внедрения системы автономного управления ПРС. Предложены адекватные методики определения последовательности работ и оценки эффективности. В подсистеме мониторинга предусмотрено, во-первых, выполнение традиционной диагностики в процессе наблюдении за состоянием станка в режиме онлайн. Во-вторых, для управления действиями, предотвращающими нарушения работоспособности устройства (или станка в целом), предполагается выполнение следующих функций: оценки результатов диагностики, прогнозирования и выработки решений.
Бесплатно
К автономному управлению техническим состоянием станков
Статья научная
В настоящее время внимание разработчиков и исследователей сфокусировано на автоматизированном поддержании работоспособности технологических машин, особенно в условиях компьютеризации производства. Существенно расширены возможности оценки технического состояния оборудования, диагностики и мониторинга неисправностей. Это позволяет предотвращать отказы и минимизировать влияние неблагоприятных факторов на производительность. С этой целью создается некоторая автономная система управления, концептуальным проблемам которой посвящена данная статья.
Бесплатно
К вопросу о моделировании процесса зарождения мартенсита на кластерах ферромагнитной природы
Статья научная
Введение. Изучение магнитного состояния аустенита сталей позволило выявить механизм воздействия внешнего магнитного поля на сталь в процессе закалки. Предыдущие исследования установили положительное практическое влияние термической обработки в магнитном поле.Цели работы: создать компьютерную модель магнитного состояния аустенита углеродистой стали; провести вычислительные эксперименты с системой спинов при различных значениях температуры и внешнего магнитного поля.Материалы и методы. Использованы положения модели Изинга. Канонический ансамбль спинов моделировался методом Монте-Карло с использованием алгоритма Метрополиса.Результаты исследования. Алгоритм реализовывался при начальных параметрах, подобранных с учетом экспериментальных данных о магнитном состоянии аустенита. Изучались неоднородности этого состояния без воздействия магнитного поля. Получены данные о размерах ферромагнитных кластеров в аустените при различных температурах. Отмечено, что наличие внешнего магнитного поля противодействует температурному разупорядочиванию спинов...
Бесплатно
К вопросу о наноразмерных явлениях в процессе электроакустического напыления
Статья научная
Введение. Исследовано действие варьируемых параметров процесса электроакустического напыления (ЭЛАН) на характеристики кристаллической структуры упрочняющих покрытий. Выявлены значения указанных параметров, обеспечивающие получение наноструктурных защитных покрытий деталей машин и режущего инструмента. Упрочнение при помощи подобных покрытий позволяет достичь значительного (в 5–10 раз) повышения ресурса работы упрочняемых деталей и инструментов, предназначенных для механообработки. Для получения покрытий с заданными свойствами поверхностного слоя следует выбирать нанокристаллические материалы. При этом допустимо определенное содержание аморфной фазы.Материалы и методы. Использован рентгеноструктурный анализ, который проводился на рентгеновском дифракционном аппарате отечественного производства «ДРОН-3М». Метод Шеррера — Вилсона применен с целью определения зернистости блоков частиц по значению физического уширения пиков дифрактограммы. Выводы по результатам работы основаны на методике разделения вкладов значащих факторов в уширение пиков дифракционных отражений (метод Уоррена — Авербаха)...
Бесплатно
К вопросу обеспечения герметичности соединений на основе технологического индуцирования
Статья научная
Введение. Статья посвящена некоторым теоретическим и технологическим аспектам обеспечения герметичности соединений на основе магнитострикции, а также поляризации герметизируемой среды в состоянии внешнего индуцирования. Исследовано управление шероховатостью поверхностей стыкуемых деталей для повышения плотности стыка при их индуцировании внешним магнитным полем. Рассмотрено создание электромагнитных барьеров для перемещения молекул герметизируемой среды через герметизатор. Цель работы - обоснование технологических условий обеспечения герметичности подвижных соединений в описанных выше случаях.Материалы и методы. Условия обеспечения плотности стыка показаны как результат решения контактной задачи и как фактор, определяемый положениями молекулярномеханической теории трения. Приняты геометрические, эксплуатационные и трибологические условия герметичности соединений. Демпфирующие свойства неподвижного фрикционного контакта определены молекулярной составляющей. Представлено теоретическое и расчетное обоснование факторов, влияющих на плотность стыка...
Бесплатно
К проблеме водородного охрупчивания стали при каплеударной эрозии
Статья научная
Введение. Работа посвящена проблеме насыщения водородом поверхностного слоя стальных изделий при их высокоскоростных соударениях с воднокапельным потоком. В ряде публикаций высказывалась гипотеза о диссоциации молекул воды при высокоскоростных капельных соударениях. Некоторые экспериментальные данные говорили в пользу этой гипотезы. Следствием такой диссоциации является водородное охрупчивание поверхностного слоя металла. Целью работы являлась расчетно-экспериментальная проверка указанного механизма эрозионного разрушения стальной поверхности. Материалы и методы. Для расчетно-аналитических оценок рассмотрены энергетические уравнения различных путей диссоциации молекул воды. Использованы уравнения Тэйта и Ван-дер-Ваальса с учетом изменения фазовых состояний воды при соударении. Экспериментальные данные получены на основе спектрального анализа с использованием видимого монохроматического (качественный анализ) и инфракрасного (количественный анализ) излучений. Результаты исследования. Предложен усовершенствованный расчетный аппарат для определения энергетического уровня диссоциации молекул воды и выделения свободного водорода с учетом сжимаемости воды при реально достижимых скоростях соударений. Представлены также результаты спектральных исследований пузырьковых треков, формирующихся на экспериментальных стальных образцах при стендовых эрозионных испытаниях. Спектральный анализ показал, что треки составлены из пузырьков воздуха. Свободный водород в них не обнаружен. Обсуждение и заключения. Полученные в работе расчетно-экспериментальные данные не дают оснований для подтверждения гипотезы о диссоциации водорода при водно-капельных соударениях со стальной поверхностью в диапазоне скоростей соударения 200-600 м/с. Поэтому механизм водородного охрупчивания, по-видимому, должен быть исключен из числа аддитивных компонентов каплеударного эрозионного износа.
Бесплатно
К проектированию червячных передач с цилиндрическими червяками
Статья научная
Цель данной работы - ввести в методику проектирования визуализацию главных параметров проекта для ускорения принятия конструктивных решений при сохранении точности геометрических размеров и их привязки к техническому заданию. Методология задачи предусматривает использование возможностей программирования, расчетов параметров червячных передач, определяющих их работоспособность. Результаты расчетов были сформированы в массивы данных, на основе которых построены графики двух видов. Для получения графиков функций межосевых расстояний от передаваемого вращающего момента использованы наиболее применяемые формулы проектного расчета червячных передач на контактную выносливость по осредненным значениям коэффициентов нагрузки, передаточного числа и исходных параметров зацепления. Данные разделены на три группы материалов с соответствующими допускаемыми напряжениями и на два вида профилей червяков (линейчатые и нелинейчатые). Для получения функций скоростей скольжения от межосевых расстояний выполнены расчеты скоростей скольжения для перечней стандартных межосевых расстояний и передаточных чисел. Результатами работы являются группа графиков зависимости межосевых расстояний до 500 мм, охватывающих всю стандартизованную линейку, от вращающих моментов до 20000 Нм. Графики второй группы (зависимости скоростей скольжения от межосевых расстояний) выполнены для передаточных чисел до 80 при частотах вращения червяка 750, 1000 и 1500 об/мин. Разработаны рекомендации для выбора по стандарту в зависимости от заданной частоты вращения червяка. Проведенная работа позволяет сделать выводы: графики взаимных зависимостей параметров геометрии, нагрузки и кинематики червячных передач открывают возможность визуализации широкого поля выбора основных параметров. В зависимости от области приложения параметры графиков без изменения принципа построения могут быть расширены на необходимый диапазон. Работа с приведенными в статье графиками позволяет разработчику значительно сократить цикл расчетов скорости скольжения и межосевого расстояния по условию контактной выносливости, замкнутых на свойства выбираемых материалов передачи.
Бесплатно
