Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск
Том 16, № 5 (2017)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-5

МАШИНОСТРОЕНИЕ 

367-375 505
Аннотация

Описана функциональная схема станка для одновременной абразивной обработки линз с пологими высоко- точными исполнительными поверхностями, позволяющего гибко и в широких пределах управлять процессом формо- образования посредством изменения таких наладочных параметров, как частота вращения инструментов и заготовки, величина амплитуды колебательных движений инструментов, их диаметров и количество двойных ходов в минуту. В процессе обработки на данном станке рабочее усилие направлено по нормали к обрабатываемой поверхности, в результате чего представляется возможным ускорить процесс формообразования оптических деталей, что способ- ствует уменьшению локальных погрешностей на их исполнительных поверхностях. Рассмотрена структура исполни- тельного механизма станка, сообщающего переносное движение инструментам, состоящего из вращательных и по- ступательных кинематических пар, образующих шарнирный четырехзвенник, кривошип которого является веду- щим звеном. Угол поворота этого звена выбран в качестве обобщенной координаты исполнительного механизма. Установлена связь между обобщенной координатой и положениями звеньев исполнительного механизма станка, поз- волившая получить аналитическую зависимость между движениями входного и выходного звеньев механизма с уче- том его кинематической передаточной функции, представляющей собой отношение угловой скорости выходного звена к угловой скорости входного. На основе анализа геометрических параметров возвратно-вращательного движе- ния верхнего звена предложенного станка получено выражение для расчета длины шатуна исполнительного меха- низма, которая обеспечивает симметричное положение центра упомянутого звена относительно оси симметрии ниж- него звена. Поскольку в станке для двусторонней обработки линз величина амплитуды колебательного движения выходного звена исполнительного механизма регулируется посредством изменения длины его входного звена (кри- вошипа), установлена аналитическая связь между этими геометрическими параметрами, дающая возможность целе- направленно изменять интенсивность обработки в центральной или краевой зоне детали в зависимости от технологи- ческой наследственности заготовки с точки зрения распределения по ее поверхности подлежащего съему припуска.

 

376-382 475
Аннотация

На основе анализа различных методов дробления стружки в процессе токарной обработки конструкционных сталей предложен метод точения с асимметричными колебаниями режущего инструмента, позволяющий обеспечить устойчивое дробление сливной стружки и снизить шероховатость обработанных поверхностей. Асимметричные колебания характеризуются коэффициентом асимметрии цикла колебаний, их частотой и амплитудой и дополнительно сообщаются инструменту в процессе точения. Рассмотрена кинематика точения конструкционных сталей с наложением на традиционную схему резания направленных асимметричных колебаний режущего инструмента, создаваемых кулачковой системой. На основе использования рядов Фурье получено уравнение движения инструмента
с асимметричными колебаниями. Определено влияние амплитуды и частоты колебательного движения инструмента на процесс дробления сливной стружки. С целью уменьшения негативного влияния амплитуды колебаний на процесс резания и качество обработанных поверхностей обработку следует проводить с минимальной ее величиной. В этом случае необходимо обеспечить оптимальное отношение частоты колебаний инструмента к частоте вращения заготовки. Выведена формула для определения этого отношения в зависимости от коэффициента асимметрии цикла колебаний и числа полных циклов колебаний за один оборот заготовки. Установлено, что теоретическая величина минимальной амплитуды колебаний инструмента равна половине величины подачи инструмента за один оборот заготовки. При несоблюдении оптимального отношения частоты колебаний инструмента к частоте вращения заготовки для дробления стружки требуется увеличивать амплитуду колебаний, что может привести к увеличению шероховатости обработанных поверхностей.

383-390 497
Аннотация

За последние десятилетия сокращение выбросов загрязняющих веществ стало одним из основных направ-лений для дальнейшего развития двигателестроения. Решение таких задач привело к внедрению каталитических систем доочистки, новых технологий впрыска топлива, технологии регулируемых фаз газораспределения, регулируе-мой системы турбонаддува и в последнее время – даже системы переменной степени сжатия двигателя. Применение газового топлива, в частности газодизельного процесса, может стать одним из средств по снижению загрязнения ат-мосферного воздуха токсичными веществами и удовлетворению растущих экологических норм. В связи с этим был проведен анализ способов организации рабочего процесса газодизельного двигателя. Показаны параметры, влияю-щие на характер протекания газодизельного процесса, приведены график удельного суммарного расхода теплоты от доли запальной порции дизельного топлива и зависимость показателей газодизеля от угла опережения впрыска запальной порции дизельного топлива. Приведена современная топливная система газодизельного двигателя ГД-243. Газодизельный двигатель обладает более совершенными экологическими характеристиками, чем двигатели, работа-ющие на дизельном топливе или бензине. По данным Европейской ассоциации газомоторных транспортных средств, существенное снижение выбросов достигается при уровне замещения 50 % дизельного топлива газовым (метаном), при этом есть тенденция к еще большему их уменьшению. Для широкого использования газового топлива как топли-ва для газодизельного процесса необходимы организация нового рабочего процесса, улучшение топливной аппара- туры, совершенствование стратегий впрыска и управления подачей топлива. По проведенному анализу предложен способ организации рабочего процесса многотопливного двигателя. Подана заявка на патент.

391-399 531
Аннотация

Электролитно-плазменная обработка получила широкое распространение в промышленности в качестве альтернативы традиционным химическим, электрохимическим и механическим методам повышения качества поверхности изделий из металлических материалов. Преимуществами такой обработки являются высокая интенсивность сглаживания микронеровностей, применение в качестве электролитов растворов солей низкой концентрации, возможность обработки изделий сложной формы. Основной недостаток метода – высокая энергоемкость, поэтому метод можно отнести в его классическом виде к энергоемкому производству. Возможным методом снижения энергоемкости является обработка в нестационарных режимах, которые возникают в переходной зоне между коммутационным и устойчивым процессом электролитно-плазменной обработки и характеризуется периодическим образованием устойчивой парогазовой оболочки и переходом к электрохимическому процессу. В статье приводятся результаты исследования влияния высокоградиентного электрического поля при нестационарных режимах электролитно-плазменной обработки на энергетические параметры процесса и характеристики обрабатываемой поверхности. Установлено, что высокоградиентное электрическое поле оказывает существенное влияние на снижение удельной потребляемой мощности, что объясняется уменьшением потерь в электролите и влиянием поля на образование и поддержание парогазовой оболочки. В результате исследования влияния высокоградиентного электрического поля при нестационарных режимах электролитно-плазменной обработки на характеристики поверхностного слоя установлено, что значительная импульсная плотность тока в зоне преимущественно электрохимической обработки приводит к селективному травлению поверхности и образованию характерного микрорельефа поверхности с развитой пористой микроструктурой с размерами пор от 0,3 до 2,5 мкм. Наиболее выраженная пористая микроструктура обеспечивается при напряжении 270–300 В и величине добавочной индуктивности 3,2 мГн.

400-406 447
Аннотация

Один из перспективных материалов для изготовления специальных эндопротезов и других изделий – нике- лид титана, обладающий эффектом памяти формы. Особенностью эндопротезов сосудов является необходимость обеспечения требуемой жесткости при температуре от 15 до 42 оС. Установлено, что никелид титана способен обес- печить требуемую жесткость, но она зависит от режимов предварительной термообработки. Поэтому важно устано- вить связь между жесткостью проволоки из никелида титана и режимами его предварительной термообработки для заданного температурного интервала. Целью работы является создание устройств, позволяющих оценивать радиаль- ную и изгибную жесткость элементов, получаемых гибкой из нитиноловой проволоки для изготовления различных изделий медицинского назначения, в том числе эндопротезов сосудов – стентов и стент-графтов, фильтров-ловушек. Для измерения нагрузки использованы лабораторные цифровые весы и специально разработанный динамометр на основе цилиндрической прорезной пружины и индуктивного преобразователя перемещения. Предложены варианты устройств для контроля радиальной жесткости эндопротезов кровеносных сосудов, а также для контроля изгибной жесткости элементов эндопротезов и проволоки для их изготовления. Разработанные устройства позволяют оцени- вать механические характеристики образцов в нужных температурных условиях. Внедрение разработанных средств позволило выполнять оперативный контроль радиальной и изгибной жесткости элементов внутрисосудистых эндо- протезов как в условиях научных исследований, так и в ходе технологического процесса их изготовления. В настоя- щее время устройства используются для уточнения режимов термообработки нитиноловой проволоки различных производителей при изготовлении эндопротезов сосудов. 

407-414 643
Аннотация

Зеркальные системы позволяют сократить габариты, уменьшить массу прибора при сохранении высокой входной апертуры и обладают рядом других преимуществ. Существенный их недостаток – центральное экранирование входного зрачка – приводит к снижению качества изображения. Проведено исследование афокальных систем, составленных из эксцентрично вырезанных зеркальных параболоидов (внеосевых зеркал), в которых апертурная диафрагма смещена в меридиональной плоскости на определенную величину, а центральная точка поля находится на оптической оси. Базовыми схемами (модулями) для данных композиций приняты канонические системы Мерсенна. Рассмотрены два типа таких систем: видимые увеличения Г > 0 и Г < 0. Составлены алгоритмы расчета центрированных афокальных систем с двумя и четырьмя отражениями, которые свободны от сферической аберрации, комы, астигматизма при расположении входного зрачка в совмещенных фокальных плоскостях всех параболических зеркал. В квартпараболической схеме из трех зеркал, являющейся сочетанием двух классических телескопических систем Мерсенна, исправлена дополнительно аберрация кривизны изображения. Представлены схемы и результаты расчета. Рассмотрены двухзеркальные схемы с неэкранированным входным зрачком, в которых вся система остается центрированной, а апертурная диафрагма децентрирована на расстояние Cm, соизмеримое с размером диафрагмы. Исследованы афокальные схемы с четырьмя отражениями из внеосевых зеркальных параболоидов и составлен алгоритм расчета, получены формулы связи для сочетания канонических афокальных систем из двух зеркал. Проведено компьютерное моделирование в программных средах Opal и Zemax, составлено основное (базовое) описание двумя альтернативными способами для класса децентрированных систем, получены аберрационные характеристики и схемные решения для телескопических систем без экранирования с двумя и четырьмя отражениями. В целях практического применения в качестве насадок к регистрирующим объективам интерес представляют двухзеркальные афокальные системы небольших кратностей.

415-421 661
Аннотация

Качество услуг, которые предоставляет городской пассажирский транспорт, определяет стандарты жизни жителей страны. Проведенный анализ методов оценки качества транспортного обслуживания пассажиров городским транспортом показал, что для этой оценки целесообразно использовать комплексные показатели. Существующие методы оценки качества городского пассажирского транспорта не полностью учитывают субъективную оценку пассажирами критериев качества обслуживания. Проведенные исследования значимости для пассажиров критериев оценки качества работы городского пассажирского транспорта позволили формализовать значение данной значимости. На этой основе был разработан комплексный показатель качества городского пассажирского транспорта, включающий в себя единичные показатели качества: пешеходной составляющей передвижений, времени ожидания, времени поездки, динамического коэффициента использования вместимости. Определено, что планирование качества перевозки пассажиров возможно с использованием моделирования транспортного процесса. Влияние технологических параметров на параметры качества можно определить с помощью разработанной имитационной модели оценки качества процесса перевозки на маршруте городского пассажирского транспорта. С применением имитационной модели проанализированы закономерности изменения комплексного показателя качества городского пассажирского транспорта в зависимости от количества транспортных средств, работающих на маршруте. Результаты моделирования показали, что изменение количества транспортных средств существенным образом влияет на величину динамического коэффициента использования вместимости транспортного средства, времени ожидания транспортных средств и времени поездки. Это приводит к изменению качества процесса перевозки. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что для каждого маршрута с определенными параметрами существует такое рациональное количество транспортных средств, которое обеспечивает максимальную эффективность городского пассажирского транспорта при соответствующем качестве. Выявлено, что изменение данного количества транспортных средств с достаточной точностью описывается нелинейным регрессионным уравнением, в котором в качестве независимых переменных используются параметры транспортных средств, пассажиропотока и маршрута.

422-431 537
Аннотация

В статье приведены результаты исследования влияния параметров плазменной струи (ток, дистанция напыления, расход плазмообразующего газа азота), фракционного состава исходного порошка и степени охлаждения сжатым воздухом на характеристики антиметеоритных покрытий. На оптимальных режимах (ток дуги 600 А; дистанция напыления 110 мм; расход плазмообразующего газа азота 50 л/мин; фракционный состав порошка диоксида циркония <50 мкм; расход сжатого воздуха для охлаждения 1 м3/мин р = 4 атм) получаются антиметеоритные покрытия на основе диоксида циркония с коэффициентом использования материала 62 %; общую пористость керамического слоя 6 %. После воздействия на покрытие компрессионными плазменными потоками в атмосфере азота кубическая модификация оксида циркония является основной фазой, присутствующей в покрытии. Параметр решетки кубической модификации оксида циркония составляет 0,5174 нм. Ввиду использования азота в качестве плазмообразующего вещества, происходит его взаимодействие с атомами циркония покрытия и образуется нитрид циркония с-ZrN с кубической кристаллической решеткой (параметр решетки 0,4580 нм). Происходит плавление приповерхностного слоя, причем глубина расплавленного слоя, согласно результатам растровой электронной микроскопии, составляет около 8 мкм. Закристаллизовавшийся после воздействия компрессионными плазменными потоками приповерхностный слой характеризуется гомогенным распределением элементов и отсутствием пор, образованных при формировании покрытия. Структура самого покрытия представлена совокупностью крупных (5–7 мкм) и мелких (1–2 мкм) частиц оксида циркония, спеченных между собой. После воздействия компрессионными плазменными потоками на сформированное покрытие происходит плавление его поверхностного слоя и его скоростная кристаллизация. В результате возникновения внутренних механических напряжений в закристаллизовавшейся части происходит растрескивание поверхностного слоя. Детальный анализ структуры поверхности с помощью растровой электронной микроскопии позволил выявить формирование в закристаллизовавшейся части ячеистой структуры со средним размером ячеек менее 1 мкм, формирование которых может быть вызвано скоростной кристаллизацией расплавленного слоя.

 

432-436 454
Аннотация

Применение в виде добавки уже отработанного щелока в количестве 25 %, содержащего использованный хинон, показало, что качественные характеристики полученного целевого продукта почти не отличаются от продукта с использованием свежего хинона для варки растительного целлюлозосодержащего сырья. Поэтому процесс получения целевого продукта (целлюлозы или полуцеллюлозы) становится (на основе расчетов с учетом экологии) экономически выгодным. Анализируя результаты исследований по производству волокнистых полуфабрикатов из растительного сырья (древесины ели), можно отметить, что при щелочной (сульфатной и натронной) варке с введением хинона улучшаются качественные показатели целевого продукта. В ряде научных исследований отмечается положительное влияние добавок на процесс щелочной делигнификации растительного сырья. В результате целевой продукт становится качественнее: снижается содержание в нем лигнина, увеличивается выход целлюлозы и гемицеллюлоз, a-целлюлозы в целлюлозе, улучшаются его физико-механические показатели. Все это способствует более высокому качеству изготовляемой упаковки. При этом полностью исключается образование вредных, содержащих серу соединений.

 

437-443 551
Аннотация

Рассмотрена возможность применения гравитационных моделей для расчетов междугородних пассажирских транспортных корреспонденций, реализуемых при помощи общественного транспорта. В качестве объекта исследования была выбрана пассажирская транспортная система Украины, что расширяет возможности применения полученных результатов. При прогнозировании пассажирских транспортных корреспонденций большое значение имеют величины калибровочных коэффициентов, используемых в расчете указанных корреспонденций. Формализация данных коэффициентов необходима для каждой транспортной системы, для которой производится расчет пассажирских транспортных корреспонденций. Актуальной задачей является поиск фактических параметров калибровочных и других коэффициентов как составляющих гравитационных моделей. Значительную роль в этой проблеме играет выбор варианта гравитационной модели. Разработанные на данный момент способы расчетов пассажирских транспортных корреспонденций предлагают их использование на разных типах транспорта и для разных типов поездок. В результате проведенного изучения исследован процесс оказания услуг по перевозке пассажиров на маршрутах общего пользования. Полученные характеристики функционирования рассмотренной системы позволили оценить возможность применения известных способов расчета пассажирских корреспонденций и качество их применения. Эмпирическим способом подобраны калибровочные коэффициенты используемых при расчете указанных корреспонденций способом применения гравитационного моделирования. Формализация ранее неизученных параметров составляющих гравитационных моделей обеспечивает возможность применения рассмотренного подхода к расчету пассажирских корреспонденций в рамках изученной транспортной системы. Это обеспечивает возможность в планировании и взаимодействии функционирования различных видов транспорта и дает новые знания об изученной системе.

444-454 513
Аннотация

Рассмотрены метод оценки параметров транспортных потоков и определения эффективности вариантов организации дорожного движения, а также качества дорожного движения. Разработан метод оценки основных параметров транспортного потока с использованием двухжидкостной математической модели Германа – Пригожина на основе пассивной обработки навигационных данных о движении дорожных транспортных средств на транспортных магистралях и улично-дорожной сети городов. Достоинствами и новизной разработанного метода (в отличие от традиционного использования математической модели Германа – Пригожина на основе активной обработки навигационных данных) являются: пассивная обработка GPS-треков и поддержка их форматов, что позволяет существенно повысить качество и адекватность результатов модели; облачная обработка данных (использование для хранения больших объемов данных облачного хранилища); наличие клиентского мобильного приложения для ОС Android для сбора данных в дополнение к работе с уже собранными навигационными данными от навигационно-информационного центра и других источников; применение для расчетов и обработки данных современных веб-технологий; масштабируемость и настраиваемость системы. Работоспособность предложенных алгоритмов, математических моделей оценки параметров транспортных потоков и системы в целом подтверждена в ходе ее апробации с использованием набора треков на основных магистралях Беларуси.



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


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