mecheng.imash.ru - Проблемы машиностроения и надежности машин
№ 6-2014
МЕХАНИКА МАШИН

Предложен динамический аналог колебательной системы многосекционного привода длинных исполнительных органов цикловых машин, на базе которого исследованы источники возбуждения колебаний при трансформации энергии и ее перераспределении между элементами привода и формами колебаний. Показано, что внутри кинематического цикла работа гироскопических сил может привести к эффекту отрицательного демпфирования, пространственной локализации колебаний и к увеличению виброактивности привода. Рассмотрены способы устранения этого эффекта.
 
Предложена эффективная методика исключения из системы уравнений конечно-элементной модели деформируемой конструкции, содержащей жидкость, степеней свободы, связанных с высокочастотными колебаниями свободной поверхности жидкости. Количество собственных частот, обусловленных коротковолновыми колебаниями свободной поверхности, которые не оказывают существенного влияния на динамику нагружения несущей конструкции, резко возрастает с измельчением конечно-элементного разбиения гидроупругой системы. Высшие частоты этого подспектра, чередуясь с собственными частотами, обусловленными упругостью конструкции во взаимодействии ее с жидкостью, осложняют анализ ее динамических характеристик и построение математических моделей поведения при действии внешних динамических факторов.
 
Рассматривается задача определения одномерных законов распределения динамических характеристик нелинейной механической системы при стационарных или квазистационарных внешних воздействиях. С использованием метода моментов, примененного к статистически линеаризованной системе, и специальных преобразований, определяются негауссовые законы распределения динамических характеристик. Вычисляются границы областей их разброса по заданным вероятностям попадания в области. Результаты иллюстрируются примером
 
Излагается конечно-элементная постановка решения задач устойчивости дискретно-подкрепленных некруговых цилиндрических оболочек, выполненных из композиционного материала, с учетом моментности и нелинейности их докритического напряженно-деформированного состояния. Используются разработанные авторами конечные элементы оболочки естественной кривизны и балочные элементы подкреплений. Разработан численный алгоритм исследования нелинейного деформирования и устойчивости оболочек. Исследована устойчивость при поперечном изгибе и внутреннем давлении цилиндрической стрингерной композитной оболочки с овальным контуром поперечного сечения. Выявлено влияние внутреннего давления, овальности и нелинейности деформирования, дискретности и неоднородности подкреплений.
 
Рассмотрен ряд особенностей лобовых фрикционных механизмов с цилиндрическими центройдными схемами и внешнем соприкасании колес, что обеспечивает плавное непрерывное изменение передаточного отношения механизма. Решение общих вопросов динамики, связанных с выбором величин параметров механизма, основано на постановке “задачи Вышнеградского”.
 
Исследованы нелинейный изгиб и устойчивость хлопающих мембран, которые представляют собой сферические сегменты, находящиеся под действием давления нагретой или охлажденной жидкости (рабочей среды взрывоопасного аппарата) с выпуклой стороны оболочки. Получены результаты численных расчетов в зависимости от уровня температуры действующей среды, характеристик материала и утонения сегментов в окрестности полюса.
 
НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

Разработан подход, направленный на повышение эффективности и качества оценки технического состояния и остаточного ресурса технических устройств, на основе информатизации и автоматизации процесса ее подготовки и проведения. Разработанные методы, модели и средства отражают методологию процесса экспертизы промышленной безопасности эксплуатируемых технических устройств. Разработана информационная технология и реализующая ее Интеллектуальная Программная Система для автоматизации сбора, хранения и обработки информации, необходимой для поддержки принятия решений при оценке технического состояния и остаточного ресурса, составляющей основу экспертизы промышленной безопасности.
 
Во всем мире возрастает количество элементов конструкций, работающих в непосредственном контакте с агрессивными водородсодержащими средами. По этой причине актуальны задачи, связанные с разработкой инженерных моделей процесса развития трещин в элементах машин и конструкций в условиях длительного воздействия агрессивных водородсодержащих сред. Среди возможностей подобного моделирования особое внимание уделяют подходам к построению кинетической диаграммы роста трещин как основному инженерному аппарату прогнозирования ресурса элементов конструкций с растущими трещинами. Представлен один из возможных вариантов таких подходов.
 
Рассматриваются специфические особенности и методы расчетов ряда предельных неупругих состояний дисков осевых и радиальных турбомашин при малоцикловых нагружениях с большими температурными напряжениями, снижающими несущую способность вследствие реализации механизмов деформирования, качественно отличных от наблюдаемых при слабых теплосменах.
 
На основе методов термоупругости проведено математическое описание модели частичного закрытия криволинейной трещины в плоскости с помощью наведенного температурного поля. Определение неизвестных контактных напряжений и размеров зон контакта в каждом приближении сводится к решению сингулярного интегрального уравнения. Находятся нормальные и касательные контактные напряжения, значения размеров концевых зон, где берега криволинейной трещины смыкаются.
 
Разработан экспериментально-расчетный метод для определения долговечности фрикционного маятникового подшипника, используемого в качестве сейсмического изолятора. Предложен метод оценки коэффициента трения фрикционных маятниковых подшипников. Проанализированы перспективы создания антифрикционного самосмазывающегося покрытия с заданными трибологическими свойствами. Изучено тепловое состояние фрикционных сейсмических изоляторов. Результаты проведенных экспериментов подтвердили правильность выполненных ранее теоретических оценок ресурса маятниковых подшипников, что позволило достоверно прогнозировать их надежную работу в течение всего срока службы, составляющего 30-40 лет.
 
Рассматриваются вопросы надежности быстроизнашивающихся деталей судов технического флота. Даются рекомендации повышения их долговечности.
 
Рассматривается плоский газостатический подпятник с подводом сжатого газа через кольцевой дроссель, выполненный из однородного изотропного пористого материала. Двумерное уравнение в частных производных, определяющее закон распределения давления в пористом теле, решается методом сплайнов. Уравнение для давления в смазочном слое, примыкающем к пористой стенке, решается численным методом Рунге-Кутта. Изложен алгоритм вычисления интегральных характеристик опоры и рассмотрены примеры ее оптимизации по максимуму жесткости. Построены графики зависимости несущей способности, жесткости и расхода сжатого газа от различных рабочих параметров и сделаны выводы, касающиеся специфики работы пористого подпятника.
 
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

При воздействии на подпахотный горизонт почвогрунтов происходит блокированное резание - без выноса почвенной стружки на дневную поверхность. Вокруг долота орудия комья почвы сжимаются за счет воздуха (модуль упругости возрастает до 40 МПа), и формируются ударные сверхзвуковые волны, которые распространяются под углами естественного откоса (≈45°) и разуплотняют почву.