Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Все статьи: 618
Экспериментальное исследование температуры в зоне резания при микрошлифовании
Статья научная
В статье описана методика и результаты проведения экспериментальных исследований процесса микромеханической обработки - микрошлифования. Главной целью проведенных экспериментов является апробация разработанной теплофизической модели микрошлифования. Данная модель позволит избежать проведения большого количества экспериментов при изменяющихся материалах, технических требований и условий производства. В качестве обрабатываемого материала выбрано стекло марки К-8, которое является наиболее популярным материалом для изготовления оптических и медицинских приборов, таких как линзы, призмы, лучеделители, кюветы для гемоглобинометров и т. д. Материал режущей части микрошлифовального инструмента - поликристаллический алмаз. Для сбора данных по силам резания использовался динамометр Kistler. Для исследования и сбора данных по температуре резания использовалась уникальная методика, заключающаяся в применении тепловизора и последующей обработке изображений по пикселям. Данная методика позволяет фиксировать значения температуры в любой момент времени, а также четко привязать температуру к расстоянию благодаря известному значению размеров пикселя. В ходе проведения экспериментов получены зависимости температуры от величины подачи, времени обработки. Выявлено, что увеличение подачи приводит к увеличению температуры, однако характер зависимости не является линейным. Кроме того, определено время приработки режущего инструмента, характеризующееся стабилизацией температуры. Также выявлен характер распределения тепла в обрабатываемой детали. Собранные данные позволяют апробировать разработанную теплофизическую модель и произвести калибровку вычислительного программного комплекса.
Бесплатно
Экспериментальное исследование тяговых свойств трения без смазки гибких тел в ременных передачах
Статья научная
Рассматривается актуальная задача определения предельных тяговых свойств трения изогнутых вокруг шкива гибких тел при их применении для надёжной передачи момента в условиях полного отсутствия смазки, возникающих при широкой эксплуатации ременных фрикционных передач в механических приводах машин (редукторы, вариаторы скорости, ленточные транспортёры и др.). Сложность решения данной задачи определяется тем, что на практике тяговые возможности предельного трения гибких тел в реальных ременных передачах зависят от многих конструктивных параметров ремня (например, от толщины, радиуса изгиба и упругости гибкой связи), которые вообще не учитываются классической формулой Эйлера. Для решения указанной задачи автором предложен прямой метод определения тяговых способностей изогнутых упругорастяжимых гибких тел при их трении без смазки в ременных фрикционных передачах для разных областей машиностроения, выполняемый на основе применения разработанного простого и компактного механического трибометра с установленным на его поворотном шкиве, испытуемым изогнутым гибким элементом с двумя открытыми и подпружиненными относительно корпуса концами. Трибометр позволяет экспериментально определить область тяговых ретяговых режимов устойчивой работы изогнутого гибкого ремня без пробуксовок клиноременной фрикционной передачи. По результатам выполненного на данном трибометре эксперимента получена и аппроксимирована новая и удобная для практических расчётов аналитическая экспоненциальная зависимость оптимального коэффициента тяги клиноременных фрикционных передач. Данная новая зависимость коэффициента тяги позволяет конструктору ременных передач точно рассчитать их предельные тяговые режимы работы в силовых приводах разнообразных машин (металлообрабатывающие станки, швейные машины, трикотажное оборудование и др.), обеспечивающие при минимальном усилии натяжения ремня и его наибольшей долговечности передачу момента на рабочий орган без вредных пробуксовок гибкой пары трения. Результаты данной работы позволят полностью реализовать в машиностроении предельные тяговые способности передачи вращающего момента гибкой парой трения и за счёт этого снизить габариты и повысить срок службы перспективных фрикционных механических приводов.
Бесплатно
Статья научная
Приводится описание гравиметрического метода определения выбросов твердых частиц с отработавшими газами дизельных двигателей и реализующего этот метод испытательного комплекса. Изложены результаты экспериментального определения выбросов твердых частиц с отработавшими газами дизелей производства ОАО «ПО Алтайский моторный завод» (АМЗ) одного типоразмерного ряда.
Бесплатно
Экспериментальное определение коэффициента усадки стружки при ротационном фрезеровании
Статья научная
Показана актуальность задачи разработки новых методов получения порошков, позволяющих управлять их формой и размерами. Пластические деформации срезаемого слоя материала при превращении его в стружку приводят к отличию размеров получаемой стружки от соответствующих параметров срезаемого слоя обрабатываемого материала. Коэффициенты усадки стружки являются количественной оценкой степени пластической деформации обрабатываемого материала при резании. Проанализированы существующие способы определения коэффициента усадки при резании.В связи с особенностями процесса предложен подход к нахождению коэффициента усадки стружки при ротационном фрезеровании. Одной из особенностей рассматриваемого процесса ротационного фрезерования при получении элементной стружки является использование групповой схемы резания двумя режущими элементами - гладким и зубчатым. На поверхности зубчатого элемента выполнены режущие зубья, которые формируют частицу порошка, оставляя на поверхности часть несрезанного материала. Гладкий режущий элемент срезает материал, оставленный зубчатым элементом.Форма, размеры стружки и условия протекания процесса при работе гладкого и зубчатого режущих элементов при ротационном фрезеровании существенно отличаются. Усадка стружки, формируемой при работе гладкого и зубчатого режущих элементов, также различна. Это необходимо учитывать при управлении процессом получения требуемого размера элементной стружки при ротационном фрезеровании.Выполнено математическое моделирование процесса ротационного фрезерования для определения коэффициента усадки стружки. Проведены экспериментальные исследования рассматриваемого процесса. Выявлено, что на усадку стружки существенное влияние оказывают условия работы гладкого и зубчатого режущих элементов и параметры операции.
Бесплатно
Экспериментальное определение скорости прохождения кумулятивной струи через разрушаемую преграду
Статья научная
Описан метод определения скорости прохождения кумулятивной струи непосредственно в преграде. Найдено, что эта осреднённая во времени скорость меньше скорости детонации взрывчатого вещества, на порядок уступает скорости прохождения звука в металле преграды и меньше скорости перемещения продуктов детонации. Результаты экспериментов коррелируют с вязкоупругой моделью разрушения преграды кумулятивной струёй.
Бесплатно
Экспериментальное определение увода оси отверстий при обработке зенкером с МНП
Статья научная
В данной статье рассматривается разработанная математическая модель, учитывающая погрешности заточки и сборки режущих лезвий инструмента - зенкера с многогранными неперетачиваемыми пластинами (МНП). Это позволяет определить фактические площади срезаемых сечений припуска каждым лезвием и рассчитать действующие на них силы резания. Равнодействующая сил резания приводит к поперечным смещениям оси инструмента во время обработки отверстия. Математическая модель дает возможность определять погрешности обработки отверстий (увод оси, разбивку и точность формы) зенкером с МНП. Для проверки адекватности математической модели проведены натурные эксперименты на заготовках из различных материалов. Разработана методика проведения натурного эксперимента. Выбраны рекомендуемые режимы резания и зенкер с тремя лезвиями. Обработка производилась на обрабатывающем центре ММ800 Fanuc. Используя современные средства автоматизации - систему Renishaw и аддитивные технологии с применением 3D-сканера Range Vision Spectrum, произведено измерение увода оси отверстия после обработки зенкером с МНП. Данное устройство позволяет получить требуемый результат в очень короткие сроки. Для замера увода оси отверстия был использован компактный датчик, позволяющий получить очень точные результаты. Подставив данные обработки детали в математическую модель, получили расчетные значения (теоретические) увода оси отверстия при обработке для опытных образцов. Произведено сравнение теоретических результатов и результатов проведения натурного эксперимента. Сравнив полученные теоретические результаты - результаты математической модели и результаты проведения натурного эксперимента, сделали вывод об адекватности разработанной математической модели и возможности применения ее в производстве технологами при разработке и компьютерной отладке технологических процессов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты экспериментальных исследований изменения токсичных компонентов отработавших газов автомобильного двигателя в зависимости от обработки топлива и воздуха магнитным полем противоположной полярности.
Бесплатно
Статья научная
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 человека-оператора, 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.
Бесплатно
Экспериментальные исследования рабочего процесса кавитационного смесителя
Статья научная
Рассмотрен рабочий процесс струйного насоса в режиме развитой кавитации и с малыми коэффициентами эжекции. Показано, что в этих условиях струйный насос выполняет функции кавитационного смесителя. Экспериментальными исследованиями подтверждена возможность формирования в проточной части камеры смешения прыжка перемешивания, переводящего сверхзвуковой парожидкостный поток в дозвуковой поток капельной жидкости и обеспечивающий вместе с кавитационным воздействием наиболее полное взаимопроникновение компонентов смеси. Результаты экспериментов сопоставлены с данными расчетов.
Бесплатно
Экспериментальные исследования реологических свойств всесезонных моторных масел
Статья научная
Выполнены исследования реологических свойств всесезонных моторных масел класса SAE 10W-40. Показано, что снижение вязкости при сдвиге может достигать 26 %. Рассчитаны параметры степенного реологического закона для моторных масел. Результаты этих исследований могут быть полезны специалистам, занимающимся проектированием двигателей внутреннего сгорания.
Бесплатно
Статья научная
Приводится методика и результаты экспериментального определения параметров, характеризующих упругие свойства коленчатого вала и блок-картера дизельного двигателя
Бесплатно
Статья научная
За последние десятилетия наука о трении получила большое развитие. Процессы трения и износа существенно зависят от конструктивного оформления узлов, подбора износостойких материалов, эффективных смазок и режимов их работы, а также условий эксплуатации механизмов, однако отсутствие научных представлений о влиянии режима эластогидродинамического режима трения на получение высококачественного поверхностного слоя обрабатываемой детали, влиянии режима эластогидродинамического трения на эксплуатационные свойства детали, влиянии объемно-расходных режимов подачи СМ на качество поверхностного слоя детали, обрабатываемой способом ротационного выглаживания стало отправной точкой для постановки цели исследования. Цель исследований: изучение фрикционного контакта, работающего в режиме эластогидродинамического смазывания как способа, позволяющего получить поверхность с высоким классом чистоты. В настоящей работе с помощью метода физического моделирования контактного взаимодействия фрикционной роликовой пары исследовано влияние режимов подачи смазочного материала на момент трения в межвалковом контакте. Изучены условия, при которых формируется устойчивое покрытие на поверхностях трения, предотвращающее абразивный износ их поверхностных слоев.
Бесплатно
Статья научная
Повышение электрофизических параметров изоляционных пропиточных материалов является эффективным способом улучшения эксплуатационных свойств электротехнических устройств, применяемых в различных отраслях промышленности. Одним из путей повышения электрофизических параметров является введение в пропиточные лаки неорганических соединений с высокими электрофизическими характеристиками.
Бесплатно
Элементы системы подачи компонентов топлива перспективных летательных аппаратов
Статья научная
Рассматривается возможность создания многорежимных регулируемых одно-, двух- и трёхкомпонентных топливных форсунок. Затрагиваются такие вопросы, как области применения, конструктивные и технологические аспекты создания таких форсунок.
Бесплатно
Энергетический критерий разрушения для оценки усталостной прочности конструкций с эластомерами
Статья научная
Приведены результаты экспериментальных исследований зависимости полной энергии диссипации и энергии теплозарождения от условий нагружения резинометаллических образцов. Обоснована возможность использования энергетического критерия для оценки усталостной долговечности эластомерных конструкций.
Бесплатно
Эффект образования направленного движения газа в тонких профилированных зазорах с вибрацией
Статья научная
Рассмотрены интегральные характеристики вибронесущего плоского и цилиндрического слоя газа с профилированными ограничивающими поверхностями. Генерация поля давлений и создание направленного движения среды основано на нелинейном взаимодействии вибрации и газа в профилированном зазоре. Анализируется работа комбинированного слоя в виде последовательного соединения плоского и цилиндрического слоев. Представлен асимптотический анализ и параметрическое исследование плоского и цилиндрического слоев с вибрацией. Выявлено положительное влияние профилирования, обеспечивающее многократное увеличение расхода при профилировании плоского и цилиндрического зазоров.
Бесплатно
Эффективная конечно-элементная модель для расчета индентирования сэндвич-панели
Статья научная
Разработана вычислительно-эффективная малопараметрическая конечно-элементная модель композитного материала для прогнозирования прочности и поглощенной энергии при низкоскоростном ударе. Объект исследования - трехслойная сэндвич-панель, представляющая собой два слоя хаотически армированного стеклопластика, между которыми расположен ячеистый заполнитель марки Divinycell ™P100. Механические характеристики стеклопластиковой обшивки для расчетной модели были определены из экспериментов на растяжение, изгиб и срез. В расчетах ячеистый заполнитель был представлен в виде сплошной нелинейной гиперупругой модели материала OgdenFoam (первого порядка), что позволило существенно сократить вычислительные затраты. Константы данной модели были определены из соответствующих кривых при одноосном и двухосном растяжении/сжатии, чистом сдвиге, а также трехосном растяжении/сжатии для оценки изменения объема. Поскольку проведение подобных экспериментов затруднительно, необходимые диаграммы деформирования были получены из расчета элементарной ячейки Кельвина (тетракаидодекаэдр), подходящей для описания регулярной структуры заполнителя. Ячейка Кельвина является повторяемой формой, заполняющей пространство без пустот при минимальном отношении площади поверхности к объему. Результаты расчетов локального деформирования трехслойной сэндвич-панели с использованием модели гиперупругого материала OgdenFoam вполне удовлетворительно отразили наблюдаемую в экспериментах нелинейность диаграмм (зону перелома) и показывают полную энергетическую эквивалентность вплоть до разрушения обшивки путем среза. Таким образом, разработанная конечно-элементная модель может быть использована для прогнозирования прочности и оценки предельной энергии низкоскоростного удара.
Бесплатно
Эффективность эжекционного охлаждения наддувочного воздуха и особенности ее экспериментальной оценки
Статья научная
Для повышения мощности и топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания необходимо достижение высоких степеней эффективности и совершенства конструкции основных его систем. Одним из способов повышения мощности является газотурбинный наддув с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. Среди систем промежуточного охлаждения наддувочного воздуха наименее изучена система эжекционного охлаждения. В целях совершенствования конструкции двигателя проанализированы функциональные и конструктивные особенности системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха в двигателе внутреннего сгорания с наддувом. Приведено оценочное сравнение исследуемой системы с традиционными системами охлаждения наддувочного воздуха, рассмотрены и обоснованы достоинства предлагаемой системы. Дано подробное описание устройства и принципа работы разрабатываемой системы эжекционного охлаждения. Сформулированы задачи и программа экспериментального исследования и определения эффективности эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха. Разработана схема установки для экспериментального определения эффективности предлагаемой системы охлаждения наддувочного воздуха. Определены необходимые измеряемые параметры для анализа газодинамических явлений в системе эжекционного охлаждения в процессе экспериментального исследования, подобрана необходимая измерительная и регистрирующая аппаратура. Эффективность системы эжекционного охлаждения оценивается комплексом параметров: коэффициентом эжекции, КПД эжектора и тепловой эффективностью охладителя, которые зависят от режима работы двигателя. Выбраны места установки датчиков для измерения давления, температуры и расходов газовых потоков. Установлены пределы измерения исследуемых параметров для выбранных датчиков. Приведены методика и расчетные зависимости для экспериментальной оценки эффективности эжектора, охладителя наддувочного воздуха и эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха в целом. Определены этапы обработки получаемых экспериментальных данных. Разработанные методика и схема установки позволяют экспериментально оценить эффективность системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха и определить с достаточной степенью точности наилучшие режимы работы данной системы.
Бесплатно
