Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск
Том 17, № 1 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-1

МАШИНОСТРОЕНИЕ 

5-13 452
Аннотация

Проведенные исследования показали, что весьма экономично и с малыми затратами мощности можно подготовить листовой материал под лазерную резку, применяя реверсивно-струйную очистку для обработки поверхностей. Эффективность реверсивно-струйной очистки в сравнении с традиционными технологиями струйной очистки объясняется существенным повышением давления (на 25–50 %) при взаимодействии струи с обрабатываемой поверхностью. В статье на основе приближенного энергетического метода (метода верхней оценки) предлагается математическая модель для расчета давления разрушения от воздействия реверсивной струи на обрабатываемую поверхность, состоящую из слоя коррозионных отложений. В рамках разработанной модели была решена вариационная задача, позволившая получить теоретическую зависимость для расчета минимальной величины давления разрушения pmin в точке соударения реверсивной струи с преградой, учитывающая предел текучести деформируемого материала ss, плотность разрушаемого материала r, скорость струи uстр и параметр реверсивного течения – коэффициент обжатия струи  l. Сопоставление теоретических данных с экспериментальными (получены на основе применения датчика разности давления ЭДП-30 и пружинного динамометра с пределами измерения 25 и 80 МПа соответственно) показало расхождение в 4–15 %. Установленное незначительное расхождение между теорией и экспериментом показывает, что полученная теоретическая зависимость является вполне корректной и может быть использована в инженерной практике для прогнозирования энергосиловых и кинематических параметров, необходимых для подбора насосного оборудования, предназначенного для реализации процесса реверсивно-струйной очистки.

14-20 515
Аннотация

Токарная обработка деталей типа валов является наиболее распространенным методом при изготовлении узлов, механизмов и машин. При этом высокое качество обработки валов точением связано с износом лезвия твердосплавного инструмента, который в большой степени зависит от скорости резания. Как известно, стойкость инструмента, ресурс его работы и производительность связаны с износом лезвия твердосплавного инструмента. Однако отсутствие аналитической зависимости по определению оптимальной величины скорости резания не позволяет на стадии проектирования технологического процесса назначить оптимальные режимы обработки. Режущий инструмент в зависимости от условий обработки может подвергаться механическому, абразивному, адгезионному, окислительному (химическому), термоусталостному и диффузионному видам износа. При этом процесс изнашивания состоит из двух видов износа, один из которых в определенный момент влияет на износ в большей степени, чем другой. На основании анализа существующих представлений об изменении стойкости твердосплавного инструмента от скорости резания при точении валов разработана методика назначения рациональных режимов обработки для средних и больших скоростей резания, обеспечивающих максимальный ресурс работы инструмента. Установлен диапазон изменения скорости резания, приводящий к увеличению периода стойкости инструмента и соответственно производительности обработки валов из стали марки ст. 45 инструментом со сменными пластинами из твердого сплава марки Т15К6.

21-28 429
Аннотация

В статье приведены результаты исследования влияния параметров плазменной струи и фракционного состава исходного порошка на характеристики двухслойных композиционных покрытий на основе никель-хрома и диоксида циркония на элементах защитных экранов. Проведена оптимизация на основании получения максимального коэффициента использования порошка. Сравнительный анализ зависимости коэффициента использования порошка вязких металлических слоев никель-хрома и никель-алюминия от дистанции напыления показывает, что при аналогичном характере кривых представленных зависимостей по абсолютной величине значения коэффициента использования порошка больше при оптимальных режимах для порошка никель-хрома. Это можно объяснить высокой пластичностью последнего и соответственно меньшим отскоком соударяющихся с подложкой частиц. Приведены результаты исследований микроструктуры поперечных сечений сформированных покрытий, выполненных с использованием растровой электронной микроскопии. Рассмотрены микроструктуры поперечных сечений покрытия ZrO2 и промежуточного слоя Ni–Cr. Из представленных данных видно, что в исходном состоянии покрытие характеризуется пористостью, причем средний размер пор составляет несколько микрометров и в некоторых областях достигает 20 мкм. Микроструктура слоя Ni–Cr характеризуется меньшей пористостью. Воздействие на напыленное покрытие компрессионных плазменных потоков приводит к формированию переплавленного слоя оксида толщиной 12–15 мкм, способствует сглаживанию рельефа поверхности и образованию на поверхности трещин, распространяющихся преимущественно в глубину покрытия. Обработка оксидных покрытий компрессионной плазмой приводит также к снижению их пористости.

29-41 365
Аннотация

Для подготовки почвы к посеву сельскохозяйственных культур необходим ряд инженерных конструкций, обеспечивающих качественную ее обработку и защиту от эрозии. Современная техника не вполне соответствует всему комплексу предъявляемых к ней требований. Применение почвообрабатывающей техники для основной обработки почвы направлено на подавление (уничтожение) природной растительности, которая является сильнейшим конкурентом культурным растениям. С другой стороны, растительность на поверхности земли играет роль надежной защиты почвы от эрозии. Уничтожение природной растительности на протяжении всего периода ухода за посевами приводит к тому, что оставшиеся культурные растения не способны защитить почву от эрозии агрессивными природными факторами: дождями ливневого характера и сильными ветрами. Как следствие – в географической (ландшафтной) оболочке происходят процессы разрушения структуры и потеря целых пластов почвы и ее плодородия. Таким образом, техника для основной и дополнительной обработки почвы оказывает двойственное влияние: с одной стороны, производится уничтожение сорняков, с другой – происходит разрушение (эрозия) структуры почвы, профилей ее географической оболочки. За последние 50 лет существенно расширилась область анализа физических процессов, протекающих в почве, получили распространение физические методы исследования ее свойств, увеличилось применение технической аппаратуры в оценке физико-механических характеристик. Однако нет обобщающего исследования по физике почвы, в котором были бы изложены термодинамика, электрофизика и ядерная физика почв. Вместе с тем комплексный подход к изучению такого сложного объекта позволяет понять важнейшую природу ряда процессов, протекающих в почве, и разработать практические мероприятия для повышения ее плодородия и уменьшения эрозии. В статье рассмотрены вопросы деформационного механизма при формировании структуры почвы и уплотнении под воздействием внешних нагрузок: магнитных, электрических, физико-химических, гравитационных и тепловых полей, а также рабочих органов почвообрабатывающих орудий.

42-50 527
Аннотация

В статье приведены результаты исследований спроса на «перехватывающие» парковки в городе Харькове. Проанализированы выполненные ранее исследования по проблеме изучения спроса на них и определены недостатки существующих методов. Представлена методика исследований спроса на «перехватывающие» парковки в Харькове, которая основана на моделировании распределения транспортных корреспонденций по сети города и анкетном опросе водителей автомобилей. Полученные в результате исследований данные позволили сегментировать спрос на «перехватывающие» парковки в г. Харькове по различным признакам. Определено распределение транспортного спроса водителей пригородных зон в зависимости от регулярности поездок в город на личных автомобилях. Произведена оценка удовлетворенности водителей эффективностью их передвижений по городу. На основе моделирования распределения транспортных корреспонденций проведено сегментирование транспортного спроса в узлах возможного расположения «перехватывающих» парковок по признаку расстояния сообщения по городу. По данным анкетного опроса водителей автомобилей определена величина спроса на «перехватывающие» парковки в Харькове в зависимости от условий предоставлений услуг. Установлено, что условия предоставления услуг в парковании в значительной степени определяют спрос на «перехватывающие» парковки. Анализ результатов сегментирования спроса на «перехватывающие» парковки показал, что в современных условиях спрос на этот вид парковок в г. Харькове находится на достаточно низком уровне, а при расстоянии сообщения по городу до 5 км практически отсутствует. Определены параметры зависимости спроса на «перехватывающие» парковки от расстояния сообщения по городу. Полученные результаты исследований являются исходными данными для определения потребности в «перехватывающих» парковках.

51-55 381
Аннотация

Традиционные ультразвуковые системы содержат концентраторы продольного типа для усиления и передачи колебаний инструменту. Наряду с ними в качестве концентраторов ультразвуковых колебаний акустических систем могут быть эффективно использованы упругие кольца с переменной толщиной сечения. Для их практического применения необходима научно обоснованная методика определения геометрических параметров. В статье дано обоснование методу определения размеров кольцевых концентраторов с переменным сечением, которые могут повысить эффективность работы ультразвукового оборудования для выполнения различных технологических задач. Визуальный анализ акустических волн, излучаемых кольцевыми концентраторами, показал, что наиболее интенсивные колебания возбуждаются в наиболее тонких сечениях. Компьютерное моделирование колебаний колец наружным диаметром 50 мм с переменным сечением показало, что наибольшее усиление амплитуды колебаний достигается при определенном соотношении толщин и диаметров кольца. Анализ численных значений коэффициента усиления амплитуды колебаний Кд показал, что существует предельная граница соотношения толщин стенок кольца, которая в свою очередь зависит от соотношения наружного и внутреннего диаметров кольца при определенных значениях эксцентриситета оси отверстия. Количественно соотношение диаметров выражается коэффициентом Кд. Анализ результатов численных расчетов коэффициента усиления амплитуды, выполненных для указанной модели кольца диаметром 50 мм, показал, что это соотношение должно находиться в пределах 1,30 > Кд > 1,15. Полученные результаты могут быть использованы в ультразвуковых устройствах с кольцевыми концентраторами для выполнения различных технологических задач.

56-63 401
Аннотация

Рассмотрены вопросы повышения физико-механических и эксплуатационных свойств клеевых покрытий после лазерного оплавления с дополнительным легированием В4С, ТаВ и МоВ. Изучено влияние лазерного оплавления с дополнительным легированием на структуру, микротвердость и износостойкость клеевых покрытий системы Fe–Cr–B –Si. С увеличением скорости лазерного луча микроструктура изменяется от равновесной до квазиэвтектической. Присутствие боридов молибдена и тантала повысило чувствительность покрытия к особенностям лазерного переплава. В обоих случаях изменились условия теплообмена, увеличилось количество боридов железа и хрома, в результате чего молибден и тантал частично перешли в свободное состояние, способствуя измельчению структурных составляющих. При введении твердых частиц B4C в покрытие происходит их растворение в матрице железа при нагреве лазерным лучом, при охлаждении они выделяются в виде отделенных включений боридов Fe и Cr. Лазерное оплавление и легирование повышают износостойкость покрытий. Увеличение нагрузки с 30 до 70 Н повышает износ покрытий в среднем на 15–26 %, а нелегированных покрытий – на 26–43 %. Повышение скорости оплавления и диаметра лазерного пятна не оказывает значительного влияния на износ, увеличение же коэффициента перекрытия приводит к снижению износа покрытия. Наличие твердых частиц ТаВ в покрытии и повышение скорости оплавления лучом лазера снижают износостойкость покрытия. Такая довольно сложная зависимость скорости износа покрытий от условий лазерного оплавления и износа обусловлена комплексом структурных и фазовых превращений, которые способствовали формированию вторичных твердых включений и повысили микротвердость.

64-71 635
Аннотация

В статье рассмотрен один из способов управления исполнительным механизмом автоматизированной системы управления сцеплением. На основе экспериментальных исследований предложены способ управления электропневматическим исполнительным устройством управления сцеплением с ускорительным клапаном, а также рациональные параметры автоматизированной системы управления сцеплением для роботизированной трансмиссии. Особенностью рассматриваемой системы является наличие в конструкции электропневматического исполнительного механизма управления сцеплением ускорительного клапана. Наличие новых связей требует корректировки способа управления исполнительным механизмом. Обосновано объединение широтно-импульсной модуляции с одиночными импульсами питания для управления электропневматическими клапанами. Определены количественные характеристики управляющих импульсов как для случая одиночных, так и в случае использования широтно-импульсной модуляции. Определена ошибка точности работы во время разных способов управления электропневматическим исполнительным устройством управления сцеплением роботизированной трансмиссии. Выделена отдельная зона широтно-импульсной модуляции, предназначенная для подавления начального гистерезиса при перемещении штока исполнительного устройства управления сцеплением. Предложен алгоритм работы системы управления сцеплением с учетом использования двух режимов работы электромагнитных клапанов. Представлена графическая интерпретация алгоритма управления сцеплением, дающая представление о расположении зон подачи постоянного сигнала на электромагнитный клапан, а также зон работы электромагнитного клапана в режиме широтно-импульсной модуляции. В алгоритме управления усилителем предусмотрен режим гарантированного сброса давления из пневматического цилиндра после отпускания педали сцепления при условии использования двух нормально закрытых электромагнитных клапанов. Такая конфигурация электропневматической системы управления сцеплением позволяет задействовать систему аварийного выключения сцепления при отсутствии электропитания. Приведены опорный алгоритм фильтрации массива данных, поступающих от датчика обратной связи, а также численные значения запаздывания, вызванного наличием фильтра.

ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ 

72-78 417
Аннотация

Усовершенствованный маршрут отличается от уже известных тем, что при формировании охранного кольца и металлических контактов используется один и тот же фотошаблон. Это позволило не только сократить количество используемых фотошаблонов, но и получить прибор с требуемыми электрическими характеристиками. Приводятся результаты технологического и приборного моделирования биполярного транзистора со статической индукцией, изготовленного по усовершенствованному маршруту, и данные измерений электрофизических параметров его экспериментальных образцов, а также сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными. На сегодняшний день существует большое количество программных продуктов, позволяющих выполнять физико-топологическое моделирование полупроводниковых структур. Частью такого моделирования является приборно-технологическое, которое еще до получения экспериментальных образцов дает возможность определить, при каких параметрах технологического процесса исследуемая структура будет обладать необходимыми электрическими параметрами и характеристиками. Таким образом, приборно-технологическое моделирование представляет собой некое «виртуальное производство» по изготовлению полупроводниковых приборов и микросхем, начиная от этапа запуска полупроводниковой пластины на производстве и заканчивая измерениями электрических характеристик полученной структуры. В настоящей работе приборное моделирование биполярного транзистора со статической индукцией, являющееся аналогом прямых измерений вольт-амперной характеристики, выполнено с помощью разработанного автором комплекса программ MOD-1D. В основе расчетов прямой ветви вольт-амперной характеристики биполярного транзистора и ее параметров лежит модель, базирующаяся на фундаментальной системе уравнений полупроводника, а процесс рекомбинации носителей заряда описывается выражением Шокли – Рида – Холла и уравнением, отображающим процесс Оже-рекомбинации.

79-86 410
Аннотация

В метрологических оптико-электронных системах, таких как автоколлиматоры, звездные датчики, датчики Шака–Гартмана, в схемах геометрической калибровки цифровых фотокамер для аэрои космической съемки, в различных системах следящего типа, основанных на определении координат изображений простых форм, одним из важных и существенных параметров является точность определения этих координат. В статье приводится описание математической модели измерительного стенда на базе коллиматора, проецирующего тест-объект на фотоприемник оптико-электронного прибора. Математическая модель учитывает характерные шумы для фотоприемников: дробовый полезного сигнала (фотонный) и дробовый темнового сигнала, считывания и пространственную неоднородность элементов ПЗС-матрицы. С целью снижения влияния шумов предлагается применять фильтр Винера для сглаживания изображения и однозначной его идентификации, а также вводить порог по уровню яркости. Приводится сравнение двух алгоритмов определения координат по энергетическому центру тяжести и по контуру. При определении контура тест-объекта использовались детекторы Собела, Прюитт, Робертса, лапласиана гауссиана, Канни. Сущность алгоритма определения координат заключается в поиске контура изображения в виде окружности с последующей его аппроксимацией и определением центра изображения. Произведен расчет погрешности определения координат центра тяжести для тест-объектов различных диаметров (5, 10, 20, 30, 40, 50 пикс) фотоприемника, а также значений отношения сигнал/шум 200, 100, 70, 20, 10. Отношение сигнал/шум рассчитывалось как разница максимальной интенсивности изображения тест-объекта и фона, деленная на среднеквадратическое отклонение фона. С увеличением отношения сигнал/шум улучшается точность определения координат на 0,5–1 порядок. Улучшение точности с увеличением диаметра тест-объекта характерно для больших отношений сигнал/шум: 70 и более. На основании проведенных исследований установлено, что алгоритм определения координат по энергетическому центру тяжести является более точным по сравнению контурными методами и требует меньших вычислительных мощностей (для программного пакета MatLab), что связано с дискретностью при определении контура.



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


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