mecheng.imash.ru - Проблемы машиностроения и надежности машин
№ 1-2014
 
МЕХАНИКА МАШИН

Исследована осесимметричная задача о гидроупругих колебаниях стенок канала с пульсирующим слоем вязкой несжимаемой жидкости. Стенки канала образованы соосными круглыми трехслойной упругой пластиной и абсолютно твердым штампом с упругой связью. Найдены законы движения стенок канала, их амплитудные и фазовые частотные характеристики, и гидродинамические параметры слоя жидкости в канале. Приведен пример расчета резонансных колебаний гидроопоры с трехслойным упругим элементом конструкции.
 
На базе полубезмоментной теории В.З. Власова рассматривается задача об устойчивости цилиндрической изотропной оболочки переменной вдоль образующей толщины при действии осесимметричного изменяющегося вдоль оси оболочки радиального давления. При одном соотношении изменения толщины и давления получено точное решение для нахождения одной из величин в законе изменения давления, при которой происходит потеря устойчивости оболочки.
 
При использовании статической неконсервативной гранично-элементной модели исследуется фаза активного нагружения клиновых механизмов свободного хода и изучается влияние геометрии элементов на процесс самоторможения. На основе полученных решений контактных задач построены зависимости, связывающие геометрические параметры со значениями минимальных коэффициентов трения скольжения, при реализации которых обеспечивается самоторможение механизма.
 
Рассмотрены две математические модели для определения динамической точности манипуляционных систем роботов с упругими шарнирами. Математические модели представляют собой реализацию метода, основанного на уравнении Лагранжа и использовании матриц преобразования однородных координат. Математические модели позволяют определять упругие отклонения манипуляционных систем роботов от программных траекторий движения, вызванные упругими деформациями в шарнирах, учитываемые в направлениях изменения соответствующих обобщенных координат. Одна модель является точной реализацией метода Лагранжа и позволяют определить полное упругое отклонение манипуляционной системы от программной траектории движения. Другая - является приближенной и позволяет раздельно определять малые упругие квазистатические отклонения и упругие колебания. На примере трехзвенной манипуляционной системы проведено сравнение результатов моделирования динамики по двум моделям. Рассмотренные модели можно использовать при проведении исследований динамической точности манипуляционных систем роботов.
 
НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

Приводятся результаты комплексного исследования структуры, фазового и химического состава, микротвердости, наномеханических и трибологических свойств легированных хромом покрытий гидрогенизированного аморфного углерода a-C:H:Cr:N, полученных реактивным магнетронным распылением хрома при различных содержаниях азота и ацетилена в активной атмосфере, представляющей собой смесь Ar + C 2H 2 + N 2. Методом спектроскопии комбинационного рассеяния показано, что углерод в полученных покрытиях представляет собой неупорядоченную смесь областей с тетраэдрической (sp3) и гексагональной (sp2) координацией углеродных атомов. При этом легирующий металл в покрытии представлен наноразмерными включениями металлического хрома и его карбидных и нитридных фаз. Установлено, что дополнительное легирование покрытий a-C:H:Cr азотом, ведущее к образованию нитрида хрома, позволяет улучшить их микромеханические и трибологические характеристики.
 
Ушаков А.Е., Сафонов А.А., Сергеичев И.В., Константинов А.Ю., Антонов Ф.К. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Предложена методика оценки прочности элементов конструкций, изготовленных из композиционных материалов с термореактивной матрицей при наличии дефектов типа расслоений и технологических деформаций. Для определения последних реализована математическая модель, учитывающая температурную и химическую деформацию, выделение тепла в процессе полимеризации матрицы, изменение свойств матрицы при переходе из сверхэластичного состояния в твердое. Проведено моделирование деформации типовой заготовки с внедренным дефектом типа расслоения. Получена количественная оценка влияния технологических деформаций и начальных размеров дефекта на величину нагрузки, при которой начинается развитие дефекта.
 
Предлагается метод разложения в ряды Фурье использовать для описания сильно локализованных механических нагрузок, которые могут действовать на тонкостенные оболочечные конструкции в виде тел вращения. Приведены результаты расчетов для оболочек, нагруженных различными видами локальных нагрузок. Проведено сопоставление результатов расчета напряженного состояния, полученного с применением рядов Фурье и метода конечных элементов.
 
Представлен алгоритм метода дискретного продолжения решения систем нелинейных алгебраических уравнений, описывающих стационарное поведение тонкостенных конструкций и имеющих на траектории своих решений предельные точки и точки бифуркации. Он предназначен для совместного применения с методом непрерывного продолжения с целью снижения погрешности численных процедур последнего. Его основанием является преобразование пространства аргументов решения систем нелинейных алгебраических уравнений, которое строится с помощью собственных векторов матрицы Якоби, а вычислительной основой - метод Ньютона-Рафсона, реализованный в расширенном пространстве аргументов решения с учетом идеи их равноправия.
 
Приведены расчетные формулы для вычисления радиальных деформаций колец подшипников от усилий зажима в трех кулачковых патронах. Формулы учитывают произвольность формы поперечного сечения кольца и смещение усилий зажима от плоскости центров тяжести сечений.
 
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Разработана модель глубокой вытяжки тонкостенной полусферы с плоским дном жестким пуансоном из плоской заготовки с учетом деформационного упрочнения и изменения толщины стенки. Рассматриваются упругий изгиб и мембранное жесткопластическое деформирование по Мизесу с различными коэффициентами трения на границах контакта с пуансоном и матрицей. Расчетная модель определяет распределения толщины стенки и упрочнения материала вдоль образующей оболочки, график технологической силы и критические параметры процесса при которых возможно появление дефектов.
 
С учетом реальных эпюр распределения твердости по глубине упрочненного слоя и приведенных напряжений проведен расчет на предотвращение глубинного контактного выкрашивания зубчатых колес, обработанных интенсивными потоками ионов азота. Предложена методика расчета контактной выносливости зубчатых зацеплений, упрочненных методом ионно-лучевого азотирования. Проведенные расчеты и экспериментальные исследования показали, что при ионно-лучевом азотировании нагрузочная способность передачи возрастает в 1,31 раза по сравнению с передачей с традиционно азотированными колесами, а износостойкость в 2 раза по сравнению с улучшенными колесами.
 
АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Построены и исследованы математические модели активной двухконтурной реверсивной системы терморегулирования на термоэлектрических модулях Пельтье, предназначенной для управления температурными полями отдельных волоконно - оптических инерциальных датчиков и бесплатформенной инерциальной навигационной системы, содержащей эти датчики. Разработано поддерживающее программное обеспечение, выбраны параметры системы терморегулирования, получены оценки функционирования динамических систем при сложных тепловых воздействиях.
 
ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

По детерминированной формуле методом статистического моделирования найдены распределение остаточного ресурса и показатели надежности нефтегазопровода, когда характеристики прочности, напряжения и размеры дефектов в осевом и радиальном направлениях подчинены нормальному закону. В результате установлены предельные безопасные сроки эксплуатации продиагностированных нефтегазопроводов.
 

К ДЕВЯНОСТОЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ЭДУАРДА ИВАНОВИЧА ГРИГОЛЮКА (1923-2005)