Расчет и конструирование. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
К вопросу определения величины буксования при развороте гусеничной машины вокруг центра тяжести
Статья научная
Статья посвящена исследованию поворота гусеничной машины относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести. Такое движение гусеничных машин стало возможным с внедрением в их трансмиссии дифференциальных механизмов поворота или c применением бортовых схем бесступенчатых трансмиссий. Возможность разворота на месте существенно повысило маневренность как быстроходных гусеничных машин, так и тихоходных промышленных тракторов. Вопросы теории движения гусеничных машин в части разворота на месте (вокруг центра тяжести) изложены в технической литературе недостаточно глубоко, что связано с конструктивными особенностями традиционных механизмов поворота, обеспечивающих минимальный радиус поворота, равный поперечной базе машины, то есть поворот вокруг остановленной гусеницы. Буксование гусеничного движителя относительно опоры (грунта) вносит существенные коррективы в кинематику поворота и особенно поворота вокруг центра тяжести. Результаты полевых испытаний гусеничных машин с дифференциальным механизмом поворота значительно отличаются от теоретических параметров кинематики разворота на месте, однако никому до сих пор не удавалось количественно оценить это различие и теоретически его обосновать. Авторы установили новые аналитические зависимости, наглядно иллюстрирующие многократный рост буксования гусениц при развороте на месте по сравнению с прямолинейным движением. Коэффициент буксования увеличивается до 10 раз, становится невозможным игнорировать его при оценке кинематических расчетов криволинейного движения гусеничных машин. Результаты исследования могут быть полезны научным работникам и конструкторам, занимающимся проектированием гусеничных машин с прогрессивными трансмиссиями и механизмами поворота.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты имитационного моделирования переходных режимов криволинейного движения быстроходной гусеничной машины с независимым гидрообъемным механизмом поворота с целью оптимизации работы фрикционных муфт, являющихся их неотъемлемой и отличительной частью.
Бесплатно
К вопросу повышения устойчивости осесимметричных корпусов в сверхзвуковом потоке
Статья научная
Рассмотрена задача повышения устойчивости осесимметричных корпусов при сверхзвуковых скоростях обтекания. Для улучшения моментных характеристик использовались отклоняемая носовая часть и стабилизирующее устройство, выполненное в виде четырех отклоняемых щитков. Исследования проведены в диапазоне чисел Маха М = 3...10 и углов атаки α = 1.30°. Показана возможность улучшения моментных характеристик корпуса. Рассмотрены особенности влияния отклонения носовой части и щитков на аэродинамические характеристики корпуса.
Бесплатно
К расчету динамики гидровинтовых прессов для штамповки с кручением
Статья научная
Приведена динамическая модель гидровинтового пресса с вращающимся инструментом и дифференциальные уравнения движения масс модели для анализа процессов в гидромеханической системе машины на участке рабочего хода.
Бесплатно
Статья научная
Приведены оригинальные конструктивные схемы пневмозатворов -устройств, предотвращающих выбросы агрессивных газов из реакторов в окружающую среду. Разработана физико-математическая модель пневмозатвора вихревого типа и рассчитаны его характеристики, выражающие зависимость удельного массового расхода воздуха от относительной величины давления в реакторе. Предложен метод расчета вихревого пневмозатвора, проиллюстрированный числовым примером. Результаты расчета сопоставлены с данными расчета пневмозатвора эжекционного типа.
Бесплатно
Статья научная
Представлено описание численного решения задачи смазки боковой поверхности поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС), основанное на модели течения сжимаемой смазочной среды, принятой в теории газовой смазки. В работе приняты основные допущения теории гидродинамической смазки, при этом влияние тепловой нагрузки на поршень и учет кавитации и вспенивания смазки проводится путем введения в модель определяющей температуры и параметров газосодержания. Рассмотрено два способа линеаризации задачи, первый из которых использует итерационную процедуру решения на основе метода Ньютона, а во втором используется идея аппроксимационной линеаризации численной схемы, при этом прямоугольные области определения задачи позволяют получить решение в направлении пространственных координат объекта методом переменных направлений. Получены пространственные распределения давлений в слое при возвратно-поступательном движении поршня и его интегральные характеристики, оценено влияние газосодержания и параметров профиля на характеристики смазочного слоя. Проведен сравнительный анализ каждого из использованных подходов. Оценка эффективности выполнена путем сравнения величины времени решения задачи до выполнения условий периодичности с одинаковой точностью показывает некоторую эффективность использования итерационной процедуры - время решения задачи на 25...30 % меньше, чем у альтернативного подхода. Также, косвенно, об эффективности итерационного решения также говорит и интервал значений параметра газосодержания, при которых обеспечивается сходимость численной процедуры решения без изменения шагов сетки. Однако простота реализации численной схемы на основе аппроксимационной линеаризации, легкость обеспечения устойчивости численной задачи с учетом постоянно возрастающих возможностей вычислительной техники позволяют рекомендовать этот подход. Делается вывод о необходимости «калибровки» модели на известном типе двигателя, что обеспечит устранение имеющегося в ней произвола в виде определяющей температуры и газосодержания и сделает возможным расчет будущих модификаций конструкции цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) выбранного типа.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается метод расчета собственных частот крутильных колебаний моторно-трансмиссионной установки транспортных и тяговых машин без составления и решения частотных уравнений.
Бесплатно
К решению упругогидродинамической задачи смазки поршневых колец
Статья научная
Приведен обзор экспериментальных и расчетных исследований поведения масляного слоя в сопряжении «цилиндр - поршневое кольцо». Кроме того, приведены упрощенные модели расчета толщины масляного слоя, а также модели поршневого кольца с учетом возможных перемещений кольца в поршневой канавке.
Бесплатно
Кинематические соотношения при взаимодействии движителя с грунтом на повороте
Статья научная
Установлены общие кинематические связи при взаимодействии колесного или гусеничного движителя с грунтом в управляемом и неуправляемом повороте. Даны основные теоремы, связывающие положение центров страгивания, а также мгновенных центров скольжения опорных площадок колес (гусениц) при стационарном и нестационарном движении с центром поворота машины.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены отличительные признаки и составлена классификация возможных схем планетарных смесителей. Приведены примеры их выполнения на основе зубчатых колес. Предложены обобщенные физическая и математическая модели планетарных смесителей и в их структуре выделены две группы месильных органов, отличающиеся кинематикой своего сложного движения.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены расчетные методики оценки несущей способности сварных соединений с угловыми швами в условиях вязкого и квазихрупкого разрушений.
Бесплатно
Статья научная
Приводится пример реализации комплексного подхода к задаче обеспечения надежности несущих систем дорожно-строительной техники.
Бесплатно
Статья научная
Приводы мобильных машин эксплуатируются в условиях интенсивно изменяющихся температур. Устойчивость рабочих параметров приводных систем, применяющих рабочую жидкость в качестве кинематического звена, напрямую зависит от температуры среды. Для стабилизации температуры рабочей среды необходима реализация ее термостатирования. К массогабаритным показателям систем терморегулирования мобильных машин предъявляют жесткие требования, так как лишняя масса готового изделия повышает расход топлива, а большие размеры элементов создают трудности при их компоновке и монтаже. В гидравлических и магнитореологических системах посредством рабочей жидкости происходит перенос энергии от источника давления к исполнительному элементу, в жидкости протекают соответствующие процессы трансформации кинетической энергии в потенциальную энергию, изменения их значений в ответ на сигналы управления за счет различных устройств или механизмов. Рабочие характеристики и динамика рабочих процессов приводов определяется динамикой трансформации и переноса энергии в них. Очевидно, что динамика энергетических процессов гидравлических и магнитореологических систем зависит от физических параметров рабочих жидкостей и прежде всего от температуры. Это вызывает необходимость уделять повышенное внимание эффективности систем терморегулирования. Развитие приводных технологий требует совершенствования систем терморегулирования, так как существующие системы терморегулирования неспособны соответствовать постоянно повышающимся стандартам. В работе рассмотрена гибридная система терморегулирования для гидравлических и магнитореологических приводов, применяющая сочетание термоэлектрических элементов и одноступенчатой маломощной компрессорной установки, отличающаяся высокой производительностью, значительной энергоэффективностью и небольшими массогабаритными показателями. Описана численная модель, позволяющая проводить тепловой расчет подобных гибридных систем терморегулирования и определять динамику тепловых процессов, протекающих в их рабочих средах. Даны базовые рекомендации по проектированию и рациональной эксплуатации гибридных систем терморегулирования данного типа.
Бесплатно
Конструкции жидкостно-газовых струйных насосов. Состояние и перспективы
Статья научная
Анализом конструкции жидкостногазовых струйных насосов (эжекторов) различного назначения по материалам научно-технической и патентной литературы выявлены три поколения эжекторов этого типа. Сформулированы основные задачи дальнейшего совершенствования жидкостногазовых эжекторов и предложены способы их технического решения. Приводятся оригинальные конструкции регулируемых струйных насосов с побудителями распада активной струи и формирования зоны смешения.
Бесплатно
Конусный раскатчик к гусеничному экскаватору
Статья научная
Рассмотрены принципиальные схемы технических решений машин для глубокого уплотнения грунтов. Дана оценка достоинств и недостатков конструкции устройств, успешно применяемых на строительных площадках Новосибирска, Омска и др. Институт Гидродинамики им М.А. Лаврентьева СО РАН и ООО Научно-производственная фирма «Гидромеханика» разработали технологию и оборудование для глубокого трамбования грунта, представляющее собой рабочее оборудование на тяжелые гусеничные экскаваторы, позволяющее получать скважины диаметром до 0,9 м и глубиной до 4 м. Новосибирские изобретатели Л.М. Бобылева и др. (г. Новосибирск) разработали устройство для раскатки скважин в грунте, включающее базовую машину, стрелу, механизм для поворота стрелы, каретку, раму, рабочий орган, буровой став, механизм для перемещения каретки и механизм для поворота рамы. Устройство раскатывает скважину диаметром 0,25…0,4 м и глубиной 6 м. Предложена конструкция конусного раскатчика на базе гидравлического экскаватора для глубокого уплотнения земляного полотна дороги. Разрушение дорожного покрытия возникает в результате неустойчивости основания дороги. Эти повреждения являются следствием нарушений, связанных с технологическим процессом уплотнения грунта и применением существующей грунтоуплотняющей техники. Небольшие нарушения превращаются в опасные деформации дороги. Эти показатели приводят к снижению скорости движения автомобилей и экономической эффективности. Обоснованы конструктивные достоинства новых технических решений. Назначение новой техники: перераспределить внешнюю нагрузку на локальный участок рабочего органа, что даст возможность выполнять процесс уплотнения грунта при значительно меньшей установленной мощности привода рабочего органа в виде конусного раскатчика.
Бесплатно
Концептуальная модель оценки эффективности системы "водитель - автомобиль - дорога - среда"
Статья научная
В данной статье рассмотрена концептуальная модель оценки эффективности системы «водитель - автомобиль - дорога - среда» (ВАДС). Обоснована концептуальность предлагаемой модели исследования системы ВАДС. Имеется достаточно исследований, связанных с оценкой и повышением надежности системы ВАДС. Однако не всегда систему ВАДС можно комплексно характеризовать ее надежностью. Более важным показателем, характеризующим систему ВАДС, можно считать ее эффективность, а надежность системы ВАДС остается основополагающим фактором оценки ее эффективности. Предлагается исследовать эффективность системы ВАДС на основе фундаментальных законов природы. Как и для многих случаев, для оценки эффективности системы ВАДС целесообразным является применение закона сохранения, преобразования и передачи энергии. Систему ВАДС можно отнести к категории большой и сложной. Она содержит неоднозначные отношения и закономерности взаимосвязи между ее элементами. Ввиду многокритериальности системы ВАДС процессы, протекающие в ней, имеют стохастический характер. Система ВАДС отнесена к категории сложной из-за ее многомерности, многообразия природы элементов, связей, разнородности структуры, а также из-за того, что она функционирует в условиях существенной неопределенности воздействия среды. Ее сложность усугубляется случайным характером изменения ее показателей. В данной модели оценки эффективности системы ВАДС учитывается сложный стохастический характер преобразования и передача энергии внутри конкретной подсистемы и между подсистемами. Следовательно, для данного случая предлагается применять вероятностно-статистические методы оценки эффективности системы ВАДС. В статье предлагается дифференциальное уравнение расчета эффективности системы ВАДС с учетом особенностей условий эксплуатации большегрузных автомобилей в горных и высокогорных карьерах.
Бесплатно
Концепция и методы обеспечения надежности мобильной техники при проектировании
Статья научная
Предложена концепция обеспечения надежности мобильной техники, основанная на компьютерном моделировании процесса эксплуатации. Представлена математическая модель гусеничной машины, ориентированная на решение задач прочностной надежности ходовой системы. Модель описывает динамику подрессоренного корпуса и силовой установки при прямолинейном и криволинейном движениях.
Бесплатно
Концепция конструкции питательных насосов фирмы Sulzer
Статья научная
Формулируется современная концепция конструирования питательных насосов SULZER, приводится некоторые результаты их промышленной эксплуатации.
Бесплатно
Критерии комплексной оценки проектирования планетарных смесителей вязких материалов
Статья научная
Установлена зависимость между проектными параметрами планетарных смесителей и технологическими характеристиками процесса перемешивания. Предложена целевая функция для комплексной оценки проектного образца.
Бесплатно
МКЭ моделирование силовых композитных обшивок транспортных средств
Статья научная
Рассмотрены методы конечно-элементного моделирования силовых обшивок транспортных средств, изготовленных из сэндвич-панелей. Расчетный анализ позволил определить диапазон рациональной толщины клеевого слоя в соединении сэндвич-панелей и металлического каркаса транспортного средства. Сравнительно низкий модуль упругости клея обеспечивает прочность стеклопластика в соединении со стальным каркасом как в плоскости панели, так и в трансверсальном направлении.
Бесплатно
