Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск
Том 19, № 4 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-4

МАШИНОСТРОЕНИЕ

271-279 269
Аннотация

Для повышения стойкости металлорежущих твердосплавных пластин, работающих при процессах прерывистого резания в тяжелых технологических условиях с ударной нагрузкой, разработан метод аэродинамического звукового упрочнения, используя который с небольшой добавленной стоимостью возможно увеличить ресурс твердосплавного инструмента до 3,7 раза. Износ пластин, упрочненных аэродинамическим звуковым методом, после 100 мин резания меньше своих неупрочненных аналогов в 1,12–1,7 раза. Покрытие на металлорежущих твердосплавных пластинах не носит превалирующего значения при работе инструмента с ударными нагрузками. В последнем случае наибольшее влияние на повышение стойкости оказывает вязкость внутренней структуры пластины. Для металлорежущих твердосплавных пластин в процессе прерывистого резания со значительными ударными нагрузками метод аэродинамического звукового упрочнения более эффективен, чем метод нанесения покрытий, причем не только по стойкостным показателям работы инструмента, но и по себестоимости самой доработки. Получены эмпирические зависимости износа по задней поверхности твердосплавных пластин, упрочненных аэродинамическим звуковым методом, и пластин с покрытиями PVD в виде аппроксимации полиномами 5-й и 2-й степеней, которыми удобно пользоваться в производственных условиях. Выявлено, что чем больше у твердосплавных пластин предел прочности при изгибе, тем меньше влияние метода аэродинамического звукового упрочнения на повышение износостойкости. Так, с учетом того, что для основы ВК8 предел прочности при изгибе составляет 1666 МПа, а для Т5К10 – 1421 МПа, снижение износа после упрочнения аэродинамическим звуковым методом для пластин ВП3115 с основой ВК составляет 11,5 %, в то время как для ВП3225 с основой ТК – 27,1 %.

280-287 129
Аннотация

Дана характеристика известных классификаций методов формообразования поверхностей в машиностроении при механической и физико-технической обработке, согласно которым метод формообразования поверхности рассматривается как сочетание методов формирования ее производящих линий – образующей и направляющей – при условии, что темп генерации образующей выше, чем направляющей. Показаны преимущества построения классификации и формализованного описания методов формообразования поверхностей; каждый из них представляет сочетание методов формирования поверхности в поперечном сечении и по длине независимо от скорости генерации образующей и направляющей линий. Это повышает информативность описания метода формообразования, что важно для сравнения методов формообразования поверхностей и синтеза схем их обработки при функциональном проектировании станка. Отмечена целесообразность введения, по сравнению с известной классификацией А. А. Федотенка, в множество базовых методов формирования производящих линий (копированием, следом, касанием и обкатом) методов огибания, прерывистого следа и прерывистого обката, а также комбинированных, объединяющих преимущества образующих их базовых методов, что расширяет возможности синтеза прогрессивных схем обработки профильных поверхностей. Исходя из расширенного множества базовых методов и принятого принципа представления методов формообразования профильных поверхностей разработана их классификация как основа систематизации известных и синтеза возможных методов формообразования. Рассмотрены примеры синтеза на базе предложенной классификации рациональных методов формообразования, а на их основе – прогрессивных схем обработки профильных моментопередающих поверхностей. В частности, использование метода огибания вместо применяемого метода обката позволяет существенно упростить конструкцию инструмента, повысить его универсальность и точность формообразования моментопередающих поверхностей с профилем в виде треугольника Рело.

288-296 103
Аннотация

Выполнена экспериментальная оценка влияния режимов электроэрозионного модифицирования изношенной рабочей поверхности фрезы на восстановление ее режущей способности. Приведены основные сведения о стоматологических фрезах. Изложены положения методики проведения экспериментальных исследований, включая описание устройства для модифицирования изношенной поверхности стоматологической фрезы и устройства определения ее режущей способности. Представлены и проанализированы экспериментальные данные, отражающие влияние на восстановление режущей способности изношенной поверхности стоматологической фрезы, напряжения накопительного конденсатора и количества наносимых на нее лунок в процессе ее модифицирования. Определены рациональные режимы модифицирования изношенной поверхности стоматологической фрезы, обеспечивающие наибольшее восстановление ее режущей способности. Показано, что с повышением напряжения возрастает энергия электрического разряда, воздействующего на обрабатываемую поверхность, что приводит к формированию на ней единичной лунки большего размера, включая наплывы металла по ее краю, выходящие за исходный контур изношенных зубьев фрезы. Эти наплывы металла на модифицированной поверхности фрезы играют роль своеобразных режуще-деформирующих элементов. Выявлено, что в процессе модифицирования изношенной поверхности фрезы необходимо обеспечивать условие отсутствия перекрытия формируемых на ней лунок, т. е. расстояние между центрами соседних лунок должно быть больше или равно размеру наплывов металла по их краям. В этом случае наплывы металла сохраняют свою первоначальную форму и имеют наибольшую при данных параметрах импульса высоту, благодаря чему обеспечивается более высокая, чем при перекрытии лунок, режущая способность модифицированной поверхности фрезы.

297-304 116
Аннотация

Обосновано, что для управления процессом формообразования плоских поверхностей по методу свободного притирания целесообразно выбирать такие наладочные параметры станка, как диаметр инструмента и частота его вращения, величина амплитуды возвратно-вращательного движения детали по инструменту (или наоборот) и частота этого движения, величина рабочего усилия. Проведено математическое моделирование закономерностей процесса абразивной обработки плоских поверхностей в условиях свободного притирания на рычажных станках. Получена формула расчета скорости скольжения в выбранных опорных точках на обрабатываемой поверхности с учетом давления в их окрестности. Определены закономерности срабатывания детали, в качестве которой в предлагаемой технологии получения аксиконов используется правильная пластина в зависимости от сочетания и величины выбранных наладочных параметров технологического оборудования. Обоснована самоорганизация процесса обработки по методу свободного притирания. Выполнен расчет чувствительности кинематического срабатывания к изменению режимов обработки и определена эффективность этих режимов с точки зрения производительности процесса. Отмечено, что увеличение диаметра инструмента, как одного из эффективных наладочных параметров при управлении процессом формообразования, осуществить на практике затруднительно, поскольку это требует замены инструментов, каждый из которых необходимо предварительно настраивать по особой, довольно трудоемкой методике. С увеличением частоты вращения инструмента и амплитуды его колебательных движений происходит усиленный съем материала на периферии обрабатываемой поверхности, а с возрастанием колебательных движений, наоборот, более интенсивно срабатывается центральная зона детали.

 

305-310 238
Аннотация

Рассмотрены требования к выбросам вредных веществ дизелей путем выбора конструктивных и регулировочных параметров, определяющих организацию рабочего процесса, и системы очистки отработавших газов с учетом снижения расхода топлива. Разработаны элементы и геометрические характеристики конструкций для дизеля с турбо-наддувом серии Д-245 производства ОАО «УКХ «Минский моторный завод» (4ЧН11/12,5) мощностью 90 кВт, оснащенного аккумуляторной системой впрыска топлива с электронным управлением (система рециркуляции отработавших газов по контуру высокого давления, форма и размеры камеры сгорания, количество и угловое расположение сопловых отверстий распылителя форсунки и впускные каналы головки блока цилиндров). Предложены способы организации рабочего процесса, учитывающие форму индикаторной диаграммы, по-разному влияющие на выбросы оксидов азота и дисперсных частиц. Их реализация позволяет определить граничные диапазоны изменения регулировочных параметров систем топливоподачи и рециркуляции отработавших газов при определении области минимизации удельного эффективного расхода топлива и диапазона изучения экологических показателей дизеля. Приведены результаты исследования способов обеспечения требований к выбросам вредных веществ, полученные путем  рассмотрения  вариантов организации рабочих  процессов с учетом снижения удельного эффективного расхода топлива,  изменения  средней  температуры  отработавших  газов  и комплектации дизеля.  Для оценки  этих  способов выделены показатели: изменение удельного расхода топлива и средней температуры цикла токсичности по отношению к базовому циклу, необходимая степень конверсии системы очистки по дисперсным частицам и NOx. Даны рекомендации по выбору комплектации дизеля для обеспечения норм Stage 4 по выбросам оксидов азота и дисперсных частиц.

311-319 149
Аннотация

В статье отмечено, что при достижении определенных критических значений плотности мощности лазерного излучения в полупроводниковых лазерах с электронным накачиванием энергии, изготовленных из монокристаллов ряда соединений, имеет место катастрофическая деградация. Она сопровождается механическим разрушением поверхности торцов резонатора, необратимым падением мощности излучения и увеличением порога генерации. Причем при катастрофической деградации полупроводниковых лазеров под действием собственного излучения в монокристалле происходят существенные изменения кристаллической структуры: плотность дислокаций достигала более 1012–1015 см–2. Показано, что исходная плотность дислокаций и критическая плотность мощности собственного излучения обратно пропорциональны. Таким образом, процесс деградации полупроводниковых лазеров прямо связан с генерацией и размножением дислокаций во время работы лазера. При критических значениях мощности лазерного излучения и плотности дислокаций происходит механическое разрушение кристаллической решетки кристалла. Для выяснения предложенного механизма деградации полупроводниковых лазеров необходимо учесть влияние дислокаций на оптические свойства полупроводников. Обычно это влияние рассматривается следующим образом. Дислокации вызывают появление поля локальных деформаций и, кроме того, образуют области пространственного заряда, которые окружают ядро дислокации в виде заряженной трубки. Предлагается модель исследуемого явления: в ядре дислокации возникают большие напряжения, ведущие к смещению отдельных атомов и деформации решетки кристалла. Деформация решетки в ядре дислокации приводит к локальному изменению ширины запрещенной зоны. Это изменение порядка 10–2 эВ для винтовой дислокации и 10–1 эВ для краевой. Механизм данного изменения состоит в том, что упомянутая деформация приводит к множественному разрыву электронных связей и увеличению в ядре дислокации концентрации электронов примерно до 1018 см–3. Разработанная аналитическая модель механизма деградации позволит производить выбор полупроводника и оценку режима работы лазера в условиях повышенной мощности излучения.

320-328 100
Аннотация

Условия эксплуатации машин сказываются на темпах износа даже однотипных их узлов. Сроки работы однотипных узлов и машин не одинаковы, и поэтому числовые выражения эксплуатационной надежности будут вероятностными величинами. Неполное восстановление первоначальных свойств узла, небрежный ремонт, неудовлетворительное обслужива ние обычно приводят к тому, что любая деталь, независимо одна от другой, может определять надежность машины (узла). Это особенно важно учитывать при производстве упаковки во избежание брака. Эксплуатационная надежность современных машин, состоящих из сотен, а иногда и тысяч деталей, процессы изнашивания которых находятся в сложной взаимосвязи, зависит от ряда факторов. Исследование надежности основных узлов и устройств оборудования – актуальная задача. Успешная эксплуатация полиграфических машин возможна только при условии четкой организации профилактических работ, обеспечивающих подготовку их к печатанию и послепечатной обработке. Высокопроизводительная техника, такая как высекальные прессы, должна регулярно обследоваться, настраиваться и поддерживаться в таком состоянии, чтобы на выходе получать стандартные результаты. В статье исследована надежность основных узлов и устройств высекальных прессов на основе расчета вероятности отказов. Вычисления проводились по аналогии с расчетом вероятности событий по дереву отказов. Построены диаграммы отказов устройств и узлов высекальных прессов. На основе анализа вероятности отказов основных узлов и устройств построены графики остаточного ресурса функционирования оборудования на его жизненном цикле.

329-338 118
Аннотация

В настоящее время из-за возрастания средней скорости движения транспортных средств для обеспечения их заметности сила света их светотехнического оборудования постоянно увеличивается, что может привести к ослеплению остальных участников дорожного движения, особенно в темное время суток. Однако если не увеличивать силу света фонарей, то транспортное средство не будет заметно в сложных дорожных условиях (туман, осадки, пыль), что приведет к аварии. Для устранения этого противоречия разработана принципиально новая модульная конструкция адаптивного заднего комбинированного фонаря транспортного средства с несменными источниками света на основе единичных мощных светодиодов и эффективной вторичной оптики большого диаметра. Конструкция предусматривает использование встроенного микроконтроллера для управления силой света своих огней в зависимости от условий внешней освещенности, динамики торможения автомобиля и состояния поверхности рассеивателя фонаря с возможностью передачи данных по CAN-шине. Благодаря встроенному микроконтроллеру разработанный фонарь пригоден для установки на транспортные средства без бортового компьютера. Это позволяет обеспечить заметность транспортного средства и избежать ослепления остальных участников дорожного движения. Конструкция адаптивного фонаря отличается малой толщиной (до 40 мм), высокой световой эффективностью (не менее 85 %) и надежностью. Проведенные светотехнические испытания показали, что он полностью соответствует Правилам ООН № 6, 7, 23, 38, 48. Проведено сравнение конструкции с имеющимися аналогами иностранного производства, которое показало, что разработанный фонарь потребляет меньше энергии (на 30 %) и имеет меньшую вероятность отказа за счет использования мощных светодиодов в качестве источника света.

339-348 119
Аннотация

В статье изучается влияние различных технологий на уменьшение детонации при сгорании. Среди рассматриваемых вопросов следует упомянуть следующие: сверхрасширенный цикл, регулируемые фазы газораспределения, внутренняя рециркуляция и рециркуляция отработанных газов, обеднение горючей смеси и охлаждение заряда в цилиндре. Исследования направлены на изучение влияния используемых технологий на снижение интенсивности детонации, вредных выбросов и работу двигателя. Результаты испытаний получены в ходе экспериментальных исследований, основанных на сборе данных о давлении сгорания в цилиндрах. Кроме того, изучались методы расчета интенсивности детонации. Эти методы основаны на пульсациях давления сгорания в цилиндрах. Интенсивность детонации сгорания, выраженная максимальным пиком пульсаций давления в цилиндре, показывает отрицательную корреляцию с отношением как рециркуляции отработанных газов, так и с отношением относительной эквивалентности – лямбда. Что касается каталитического нейтрализатора, установленного на линии выхлопной трубы, применение рециркуляции отработанных газов представляется лучшим решением для уменьшения детонации с последующим обеднением горючей смеси, поскольку каталитическому нейтрализатору требуется стехиометрическая смесь для эффективного подавления окислов азота. При этом применение чрезмерно расширенного цикла к двигателю внутреннего сгорания, работающему на водороде или коксовом газе, снижает интенсивность потенциальной детонации на 50 % по сравнению с циклом Отто при всех нагрузках. Кроме всего прочего, чрезмерно расширенный цикл способствует увеличению теплового коэффициента полезного действия двигателя. Обобщая результаты исследований, можно сказать, что все предложенные меры и технологии могут быть успешно реализованы на практике в стационарных двигателях, а также в тяговых двигателях, работающих на природном газе или газообразном возобновляемом топливе.

349-355 176
Аннотация

Электрический автобус является экологическим средством передвижения, эксплуатация которого снижает негативное воздействие на окружающую среду. Переход на городской электрический транспорт соответствует концепции сбалансированного развития Евросоюза и Закону об электромобильности и альтернативных видах топлива, принятому в Польше. Сегодня на улицах польских городов все чаще можно увидеть электрические автобусы, которые заменяют дизельные транспортные средства. Электрификация автобусного парка требует создания соответствующей инфраструктуры для зарядки аккумуляторных батарей автобусов путем размещения электрических зарядных устройств на конечных остановках маршрутов. По прибытии на конечный пункт, оборудованный зарядным устройством, автобус может частично восполнить энергию, потраченную на преодоление маршрута. Ее объем зависит от многих факторов, таких как: мощность зарядного устройства, интервал времени перед началом следующего курса, потенциальное  ожидание в очереди к зарядному устройству и т. п.  В случае неполной подзарядки батареи  завершение  автобусом последующих курсов может оказаться под угрозой. Предложено использование теории очередей для анализа процесса обслуживания зарядки электрических автобусов на конечных остановках маршрута с учетом таких параметров, как: характеристика аккумулятора транспортного средства, интенсивность движения на маршруте, мощность и количество стационарных зарядных устройств. Результатами исследования являются оценка возможности применения зарядных устройств на конечных пунктах маршрута в различных конфигурациях, а также оценка состояния заряда аккумуляторной батареи автобуса для выбранных расписаний в зависимости от числа выполненных курсов на маршруте.

356-362 154
Аннотация

Для любой компании, которая реализует продукцию в сетях городских магазинов, актуальным вопросом является оптимальная доставка своих товаров. При маршрутизации необходимо учитывать множество факторов, связанных с конкретными условиями движения транспорта в городе: количество и характер грузов, сроки доставки, структуру парка и его наличие, согласование графика работы предприятия и пунктов погрузки-разгрузки, длительность рабочего времени, грузоподъемность, загруженность дорог и т. д. В настоящее время эффективная ручная маршрутизация затруднена из-за ряда ограничений и большого количества точек доставки, когда практически невозможно учесть загруженность дорог на конкретных маршрутах. Современные компании все больше заинтересованы в аутсорсинге. Одним из вариантов планирования маршрутов для предприятий является использование специальных программных продуктов, которые позволяют задавать оптимальные маршруты в соответствии с выбранными критериями и в конкретных условиях. В статье проанализирован процесс формирования маршрутов с использованием сервиса Ant Logistics на основе оптимизации муравьиного алгоритма. При сравнении двух вариантов формирования маршрутов для обслуживания одной из крупнейших розничных сетей в Харькове с помощью Ant Logistics установлено, что применение муравьиного алгоритма более оптимально, чем алгоритма Кларка-Райта, что основано на полученных показателях работы транспортных средств на маршрутах.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)