Контроль и испытания. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Статья научная
Приведены результаты испытаний дизеля с использованием нейтрализатора отработавших газов «КНД-Рила». Сформулированы выводы по результатам, полученным в ходе испытаний.
Бесплатно
Создание нагрузок, имитирующих воздействие аэродинамических потоков, при раскрытии рулей
Статья научная
Описано создание нагрузок, имитирующих воздействие аэродинамических потоков, с помощью воздушных струй при наземной отработке механизмов раскрытия рулей. Выбранная схема прошла всестороннюю апробацию (проведено свыше 50 экспериментов) на различных графиках нагружения консолей проектируемых изделий и показала точностные характеристики в пределах 2-4 % от заданных. Кроме того, схема позволила, помимо значительной экономии, в сжатые сроки создать и проверить работоспособность нового механизма раскрытия рулей.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье проведено сравнительное исследование свойств клеевого и сварного соединения в конструкциях автомобиля при ударных нагрузках. Оценено влияние толщины клеевого соединения на прочность в трубчатых конструкциях автомобиля при ударном нагружении со скоростью удара 6,66 м/с (при осевом ударе) и 6,87 м/с (при боковом ударе) по результатам проведенных экспериментов с разными толщинами клеевого слоя. Для склеивания образцов был выбран клей Henkel EP 5055, который широко применяется для склеивания конструкций автомобилей. В проведенных исследованиях были измерены и исследованы зоны разрушений соединений, общая и локальная деформация образцов при боковых и осевых ударных нагружениях. Моделирование и расчет напряженно-деформированных состояний (НДС) моделей трубчатых конструкций и клеевого соединения осуществлялись в программном комплексе LS-Dyna. В моделях клея учитывалось влияние толщины клеевого соединения и скорости деформации на прочность соединения при ударных нагружениях. Для оценки точности расчетов на базе созданных конечно-элементных моделей (КЭМ) клеевого соединения конструкции автомобиля проведена верификация по результатам экспериментов. Согласно результатам экспериментов и моделирования, прочность соединения сварных конструкций при ударной нагрузке выше, чем у конструкций с применением клея Henkel EP 5055, но по результатам моделирования склеенная конструкция поглощает больше энергии удара, чем сварная конструкция. На основе исследований результатов расчетов, проведенных с использованием предлагаемой модифицированной модели, обосновано рекомендуемое значение толщины клеевого слоя для склеивания навесных деталей автомобиля.
Бесплатно
Стенд для исследования рабочего процесса транспортного дизеля на пусковых режимах
Статья научная
Разработан и изготовлен оригинальный стенд на основе одноцилиндрового дизеля с системой факельного подогрева и электроразрядной системой подготовки и воспламенения топлива, позволяющий проводить исследования рабочего процесса на пусковых режимах: при низких стационарных частотах вращения коленчатого вала и при его разгоне. Разработана методика проведения экспериментальных исследований процесса сгорания при воспламенении от сжатия и при плазменно-факельном зажигании в условиях, моделирующих холодный запуск полноразмерного транспортного дизеля.
Бесплатно
Статья научная
Представлена математическая модель динамометра, предназначенного для определения шести компонент силового воздействия и выполненного на основе механизма с параллельной кинематикой. Описана конструкция приспособления, позволяющего выполнить тарировку этого динамометра.
Бесплатно
Технологические характеристики открытой сварочной дуги
Статья научная
Приведены результаты исследований структуры, геометрических и физических характеристик анодного пятна и их связь с катодными процессами открытой сварочной дуги.
Бесплатно
Токсичность отработавших газов в бензиновых двигателях при работе на сжатом природном газе и бензине
Статья научная
Снижение токсичности отработавших газов бензиновых двигателей с искровым зажиганием обуславливается необходимостью снизить экологическую напряженность при активном использовании автотранспорта в крупных городах. Целью проводимой работы являлось выявление возможностей снижения токсичности отработавших газов двигателей с искровым зажиганием. Исследования проводились в условиях одноцилиндровой установки УИТ-85, имитирующей рабочий процесс при максимальной нагрузке и двигателе ВАЗ-2111 на режиме холостого хода. Эти режимы оказывают наибольшее влияние на токсичность бензинового двигателя. Экспериментальные исследования на двигателе ВАЗ-2111 проводились при стандартной степени сжатия 9,8 и при пониженной степени сжатия 7,5, за счет установки специальной алюминиевой пластины толщиной 4 мм. При проведении экспериментальных исследований фиксировалось давление в цилиндре двигателя, электропроводность пламени в зонах установки датчиков ионизации, а также расход топлива и воздуха на впуске и характеристики токсичности отработавших газов. В качестве топлива использовался бензин и сжатый природный газ. Для оценки возможностей снижения токсичности за счет активизации процесса сгорания для испытаний на двигателе ВАЗ-2111 применялась добавка водорода в размере 4 % (0,02 кг/ч) и 6 % (0,03 кг/ч) от массы топлива. При исследованиях на УИТ-85 для бензина применялась добавка водорода в 5 % и для сжатого природного газа 5, 10, 15 % соответственно. Показано, что природный газ может обеспечить снижение токсичности отработавших газов как по оксидам азота, так и по углеводородам и монооксиду углерода, при сохранении мощностных показателей работы двигателя, если будут подобраны оптимальные углы опережения зажигания. Для эффективного сгорания при работе на холостом ходу необходимо применение способов интенсификации процесса сгорания, как вариант показано эффективное воздействие водорода при добавке в 4 % от массы топлива. При этом влияние водорода более эффективно при работе на природном газе.
Бесплатно
Трещинообразование ролика натяжной станции петленакопителя стана тандема холодной прокатки 2000
Статья научная
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 объединены графической 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.
Бесплатно
Усталостные испытания материалов и конструкций с использованием современного оборудования
Статья научная
В настоящее время большое внимание уделяется повышению точности оценки ресурса вновь создаваемых и модернизируемых конструкций, работающих в условиях вибрации. С этой целью совершенствуются методы расчетов и испытаний, а также само стендовое оборудование. В рамках освоения современного программно-аппаратного комплекса для проведения испытаний выполнены исследования усталостных характеристик материалов на примере алюминиевого сплава АМг-6 и конструкций на примере полуколец коренных вкладышей подшипников скольжения коленчатого вала транспортной машины. Для исследования характеристик сопротивления усталости материалов спроектирована и изготовлена оснастка, позволяющая одновременно испытывать до шести плоских образцов с большим диапазоном изменения размеров поперечного сечения. Для испытания элементов конструкций разработана специальная оснастка, позволяющая испытывать по два вкладыша подшипника скольжения одновременно с возможностью исследования усталостных характеристик различных типоразмеров вкладышей. Проведены специальные исследования для контроля условий нагружения, целью которых является установление четкой зависимости между перемещением подвижного стола вибростенда и уровнем напряжений, возникающих в опасной зоне исследуемого объекта. Для определения этих зависимостей, в случае исследования характеристик материала, напряженно-деформированное состояние образцов рассчитывалось с использованием пакета ANSYS. Для подшипников скольжения эти зависимости получены экспериментально: на образцах установлены тензорезисторные преобразователи, и проведена серия градуировочных экспериментов при статическом нагружении. Усталостные испытания проводились на электродинамическом вибростенде LDS V780. В результате получена исходная информация по характеристикам сопротивления усталости плоских консольно закрепленных образцов из сплава АМг-6 в условиях изгиба, а так же полуколец вкладышей подшипников скольжения при гармоническом нагружении.
Бесплатно
Статья научная
Измерены частотные зависимости коэффициента затухания электромагнитных волн в 3D-нанокомпозитах на основе опаловых матриц, содержащих наночастицы ферритов-шпинелей, в условиях магнитного резонанса.
Бесплатно
Статья научная
Применительно к условиям использования гусеничной машины на бульдозерно-рыхлительных работах делается анализ составляющих сопротивления движению, предлагаются установленные на основании статистической обработки результатов исследований уравнения для расчёта потерь на преодоление сопротивлений в гусеничном движителе.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается трехрежимное управление моторно-трансмиссионной установкой автомобиля для повышения тягово-скоростных свойств и снижения расхода топлива. Произведена оценка эффективности трехрежимного управления экспериментальным путем по разработанной авторами методике. Результаты перспективны для разработки электронных систем трехрежимного управления автомобилей.
Бесплатно
Статья научная
Выполнена экспериментальная оценка потенциальной возможности использования новой технологии - лазерного текстурирования поверхности в параллельных упорных гидродинамических сегментных подшипниках. Исследовано влияние текстурирования несущей поверхности упорного подшипника на толщину смазочного слоя и коэффициент жидкостного трения. Полученные результаты сопоставлены с аналогичными для нетекстурированного образца.
Бесплатно
Статья научная
В современном машиностроительном производстве существует множество деталей, имеющих как значительные габаритные размеры, так и сложные труднодоступные поверхности для обработки. Изготовление таких деталей производится на специализированном оборудовании, которое имеет такие же значительные габаритные размеры. Однако сложность конструкции ряда деталей, таких как корпус ракетного двигателя, емкости большого объема, неразборные металлоконструкции и т. д., а также их труднодоступность, нивелирует технологические возможности данного оборудования. В настоящее время для обработки таких деталей используют промышленных роботов, оснащенных инструментальными шпинделями. Наличие большого количества степеней свободы данного оборудования, сравнительно небольшие габаритные размеры и обширность рабочей зоны позволяют их эффективно использовать в данной сфере машиностроения. Однако недостаточно изученная жесткость данного оборудования, отсутствие конкретных рекомендаций по их применению значительно ограничивают сферу их применения. Таким образом, вопросы, связанные с взаимным влиянием жесткости технологической системы, силой резания и режимами резания при изготовлении крупногабаритных деталей при помощи промышленных роботов, актуальны и требуют всестороннего исследования. С целью исследования динамических процессов при изготовлении крупногабаритных деталей с использованием промышленного робота проведены эксперименты по определению амплитудно-частотных характеристик вибраций, возникающих в процессе обработки. Экспериментальное исследование позволило установить, что жесткость технологической системы изменяется в широком диапазоне. При этом жесткость детали при импульсной нагрузке отличается от жесткости при фрезеровании не менее чем на порядок, а жесткость шпинделя при фрезеровании отличается от жесткости детали не менее чем на 2 порядка. Исходя из этого в процессе проектирования механической обработки крупногабаритных нежестких деталей при помощи промышленных роботов необходимо учитывать наихудшие условия по жесткости. Целесообразно дальнейшие рекомендации по назначению режимов резания при изменяющихся условиях обработки основывать на учете математического моделирования жесткости элементов технологической системы. Также для автоматизации процесса съема параметров жесткости технологической системы актуальной задачей ставится определение путем тестового определения вибраций на шпинделе промышленного робота и косвенной оценкой микроперемещений на детали.
Бесплатно
Экспериментальное исследование запорного устройства вихревого типа
Статья научная
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 контрольно-измерительной 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.
Бесплатно
Экспериментальное исследование работоспособности газодинамического подшипника
Статья научная
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.
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
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
