mecheng.imash.ru - Проблемы машиностроения и надежности машин
№ 4-2014
МЕХАНИКА МАШИН

Рассмотрены проблемы, возникающие при численном решении задачи о положении пространственного многозвенного механизма. Решена проблема получения численного решения в окрестности особого положения. Предложенный метод численного решения демонстрируется на примере 5-рычажного механизма подвески автомобиля. Используется математический аппарат - многомерный метод Ньютона и регуляризация. Рассматриваются кинематические характеристики подвески, влияющие на качество работы всего механизма управления автомобиля.
 
Предложена схема анализа динамических систем, составленных из большого числа упругих систем простой структуры с произвольным числом степеней свободы. Предполагается, что данная составная система содержит ряд зазоров, присутствие которых может вызывать развитие сильно нелинейных режимов движения вследствие контактного взаимодействия, не предполагаемого ньютоновским. Строится обобщение методик частотно-временного анализа виброударных процессов и сингуляризации, пригодное для исследования этих систем. Выводятся общие определяющие соотношения, даны примеры расчета.
 
Исследуются особенности пульсаций давления потока при флаттере на изгибной частоте лопаток ротора аксиального турбокомпрессора, наступившем после неполного резонанса на крутильной частоте лопаток с гармоникой частоты оборотов ротора. На основе усредненных по ансамблю уравнений Навье-Стокса предсказывается спектр частот нелинейных акустических диаметральных мод. Это позволяет идентифицировать в спектре частот для записей пульсаций давления потока при флаттере наряду с гармониками частоты оборотов ротора характерные серии, определяемые изгибной частотой флаттера, а также его второй гармоникой. Появление второй гармоники изгибной частоты является нелинейной реакцией потока, которая локально во времени ограничивает амплитуду флаттера.
 
ПРОЧНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

Исследуется несущая способность нагруженных внешним давлением сферических оболочек с круговыми отверстиями. Для решения задачи используется численный вариант теоретико-экспериментального метода. Вычисления проводили с помощью конечно-элементного комплекса AN-SYS/LS-DYNA 11.0. Предложены полуаналитические формулы для вычисления критических нагрузок. Изучено влияние размеров кругового отверстия на несущую способность изучаемых оболочек.
 
Рассмотрены пути повышения конструкционной прочности сосудов давления из титановых сплавов. Предложено использовать технологическую схему "сварка давлением/сверхпластическая формовка" для изготовления равнопрочных сосудов. Показано, что для повышения конструкционной прочности может быть применен принцип многослойности, а также ультрамелкозернистый листовой прокат.
 
Статья посвящена сопоставлению результатов измерений остаточных напряжений и исследований на усталостную прочность деталей газотурбинных двигателей после финишных обработок: шлифованием, полированием, поверхностным пластическим деформированием.
 
Для описания нелинейного деформирования углерод-карбидного композиционного материала со схемой армирования 2-D применяются соотношения нелинейной упругости. Композиционный материал рассматривается как ортотропное тело. Предложен вариант потенциала удельной энергии упругой деформации, из которого следуют тензорно-линейные определяющие соотношения. Полученные соотношения используются для описания простых видов нагружения композиционного материала. Расчетные диаграммы удовлетворительным образом согласуются с экспериментальными данными.
 
Приведены расчетные формулы для вычисления усталостной прочности шаровых пальцев рулевого управления автобусов. В качестве примера проведен анализ неисправностей и расчет автобуса "Волжанин-32901". Формулы учитывают переменные напряжения, возникающие при управлении транспортным средством, и напряжения смятия и изгиба.
 
Дроздов Ю.Н., Буяновский И.А., Левченко В.А., Большаков А.Н., Сипатров А.Г., Зеленская М.Н., Бартко Р.В., Матвеенко В.Н.ТВЕРДЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ ПОКРЫТИЯ И ГРАНИЧНАЯ СМАЗКА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Показано, что состав и структура алмазоподобных углеродных покрытий, нанесенных на трущиеся поверхности стальных деталей смазанных узлов трения, оказывают значительное влияние на уровень ориентации молекул смазочной среды в граничном слое и тем самым на антифрикционные свойства этой среды в режиме граничной смазки. Приведены результаты исследований, которые ведутся Отделом трения, износа и смазки ИМАШ РАН совместно с Химфаком МГУ и 25 ГосНИИ МО последнее десятилетие с целью повышения смазочных свойств масел, а также упрощения и удешевления их составов, что имеет большое значение для улучшения экологии.
 
Рассматривается плоский подпятник с подводом сжатого газа через кольцевой дроссель, выполненный из анизотропного пористого материала. Дифференциальное уравнение для давления в смазочном слое, примыкающем к пористой стенке, решается численно методом Рунге-Кутта с учетом двух краевых условий, одно из которых, являющееся интегральным, до последнего времени оставалось вне поля зрения при анализе пористых опор. Изложен алгоритм вычисления подъемной силы и жесткости опоры, а также массового расхода газа через нее. Решена задача оптимизации опоры и сделаны выводы о влиянии на ее работу различных факторов.
 
Рассмотрена методика расчета термогидродинамических характеристик сложно-нагруженных опор скольжения. Учитываются неньютоновские свойства жидкости, процессы теплообмена между смазочным слоем и окружающими его подвижными поверхностями трибосопряжения. Приведены результаты расчета гидромеханических характеристик шатунного подшипника теплового двигателя.
 
Произведена попытка формирования точного автомодельного решения упорных подшипников скольжения, работающих на сжимаемой вязкой электропроводящей смазке, при гармоническом характере изменения составляющей вектора магнитной индукции By = b0 + b1sinrax.
 
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Описаны научные основы технологии сверхпластической раскатки осесимметричных деталей газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов. Показано, что формирование в этих сплавах микрокристаллической структуры позволяет деформировать их в условиях сверхпластичности и тем самым изменять их физико-механические и технологические свойства. Изделия, полученные сверхпластической раскаткой, отличаются высокооднородной микроструктурой во всем объеме и изотропными механическими свойствами или оптимизированной градиентной микроструктурой, учитывающей неравномерное распределение температурно-силовых нагрузок в условиях эксплуатации. Описаны технологические особенности оборудования для сверхпластической раскатки дисков двигателей, требования к оборудованию и системе управления, рассмотрены методы расчёта прочности основных узлов.
 
Ганиев Р.Ф., Корнеев А.С.ВОЛНОВЫЕ ГИДРОМАССАЖЕРЫ
Разработаны и экспериментально исследованы волновые гидромассажеры, отличающиеся от подобных устройств вакуум-прессующим воздействием на кожный покров человека. Создаваемый уровень вакуума при различных режимах работы составляет от 1 до 9 кПа. Максимум амплитуды колебаний наблюдается в диапазоне частот от 99 до 504 Гц в зависимости от схемы подачи и давления воды на входе в гидромассажер, составляющего от 0,2 до 0,6 МПа выше атмосферного. Область применения данных устройств - лечебный массаж, проводимый как в клинических, так и в домашних условиях.
 
Приведены результаты нагрева жидкости в ванне с использованием устройства, выполненного в виде тепловой трубы, с подведенной электрической мощностью 6 кВт. Проводится сравнение полученных результатов с охлаждением нагревательного устройства при конвективном течении воды, наблюдающимся при перемешивании жидкости в ванной.
 
Статья посвящена оптимизации нагрева артиллерийского снаряда с целью выплавления его содержимого в технологическом процессе разрядки боеприпасов, срок хранения которых истек. Нагрев осуществляется посредством индукционно-нагревательного устройства. Численные исследования выполнены программным комплексом с применением метода конечных элементов. Оптимизация выполняется симплексным методом Нелдера-Мида.
 
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕХАНИКА, ДИАГНОСТИКА, ИСПЫТАНИЯ

Герасомов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Данилов В.Д., Щербаков Ю.И., Алексеева М.С., Смирнов А.Е., Громов В.И.МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕПЛОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ АКТИВИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТАЦИИ
Представлены результаты оценки микротвердости, износостойкости и контактной выносливости теплостойких сталей ВКС-7 и ВКС-10 после активизации процесса цементации, включающей два этапа: предварительную пластическую деформацию методом теплой осадки и вакуумную цементацию. Подтверждена реальность существования дополнительных и значительных ресурсов повышения комплекса эксплуатационных свойств ответственных деталей машин.
 
 
ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

Садыхов Г.С.РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОГЕННО-ОПАСНОГО ОБЪЕКТА
Доказана формула расчета моментов времени контроля технического состояния техногенно-опасного объекта, а также формула расчета количества межконтрольных интервалов эксплуатации в зависимости от заданных значений показателей безотказности объекта. Кроме того, установлена монотонность продолжительностей равновероятных межконтрольных интервалов времени эксплуатации для объектов с монотонными изменениями интенсивностей отказов. Доказана монотонность изменения значений вероятностей безотказной работы объекта в межконтрольных интервалах времени, имеющих одинаковую продолжительность эксплуатации и монотонное изменение интенсивности отказов.