И.И. Вульфсон¹, д.т.н., профессор кафедры «Теоретическая и прикладная механика»
E-mail: jvulf@yandex.ru
¹ Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

Применительно к задачам динамики машин с механизмами циклового действия (рычажные, кулачковые, шаговые и др.) исследуются влияние нелинейных упругодиссипативных характеристик и нелинейной функции положения исполнительного органа на условия динамической устойчивости, совместные вынужденные и параметрические колебания и точность воспроизведения заданного программного движения. В работе установлены способы подавления параметрических резонансов с учетом медленных и быстрых движений, а также амплитудной модуляции при высокочастотном силовом возбуждении. Анализируется специфический резонансный режим на частоте биений. Исследуемые нелинейные эффекты иллюстрируются результатами компьютерного моделирования.

Ключевые слова: вынужденные и параметрические колебания, цикловые механизмы, динамическая устойчивость, диссипативные силы, биения.

Список литературы

1. Вульфсон И.И. Динамические расчёты цикловых механизмов. – Л.: Машиностроение. 1976. – 328 с.
2. Вульфсон И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия. – Л.: Машиностроение, 1990. – 309 с.
3. Вульфсон И.И. Динамика цикловых машин. – СПб.: Политехника, 2013. – 425 с.
4. Vulfson I. Dynamics of Сyclic Machines. Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer, 2015. – 410 p.  
5. Вульфсон И.И. К проблеме квазистационарности  динамических характеристик цикловых механизмов // Теория механизмов и машин. 2015. № 1. С. 6–15.
6. Vulfson I.I. Quasistationarity of Dynamic Modes in Cyclic Mechanisms Forming Rheonomic Oscillating Systems with Lattice Structure // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2015. Vol. 44. No. 4. P. 312–318.
7. Митропольский  Ю.А. Проблемы асимптотической теории  нестационарных  колебаний. – М.: Наука, 1964. – 432 с.
8. Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. – М.: Физматгиз, 1958. – 408 с.
9. Фреман Н., Фреман П.У. ВКБ-приближение. – М.: Мир, 1967. – 168 с.
10. Каудерер Г. Нелинейная механика. – М.: Изд-во иностр. лит., 1961. – 777 с.
11. Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. – М.: Гостехтеоретиздат, 1956. – 600 с.
12. Коловский М.З. О влиянии высокочастотных возмущений на резонансные колебания в нелинейной системе // Динамика и прочность машин. Труды ЛПИ. № 226. – М., Л.: Машгиз, 1963. С. 7–17.
13. Вульфсон И.И. Нелинейные резонансные колебания привода на частоте амплитудной модуляции высокочастотного возбуждения // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2005. № 6.  С. 17–22.
14. Вульфсон И.И. О колебаниях систем с параметрами, зависящими от времени // Прикладная математика и механика. 1969. № 2. Т. 33. С. 331–337.
15. Блехман И.И. Теория вибрационных процессов и устройств. Вибрационная механика и вибрационная техника. – СПб.: Изд. дом «Руда и Металлы», 2013. – 639 с.
16. Вульфсон И.И. Влияние низкочастотных колебаний на нелинейные диссипативные силы // Изв. вузов «Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн». 2012. № 4. Т. 20. С. 1–15.
17. Vulfson I.I. Some Nonlinear Effects of Machine Dynamics// Journal of Vibroingeneering. 2008. No. 4. Vol. 10. P. 442–450.
18. Вульфсон И.И., Коловский М.З. Нелинейные задачи динамики машин. – Л.: Машиностроение, 1968. – 284 с.
19. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. – Л.: Машиностроение, 1976. – 320 с.

Полный текст (PDF)

Н.Ю. Носова¹, аспирант кафедры «Прикладная механика»
E-mail: natahys@mail.ru
В.А. Глазунов¹, д.т.н., профессор, профессор кафедры «Прикладная механика»
E-mail: vaglznv@mail.ru
С.В. Палочкин¹, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Прикладная  механика»
E-mail: palnigs@mail.ru
¹ Московский государственный университет дизайна и технологии

В данной работе рассматривается манипулятор параллельной структуры, совершающий поступательное движение, с приводами, расположенными на основании. Представлена динамическая модель и проведён динамический анализ механизма. Требуемые законы движения входных звеньев определяются в результате решения обратной задачи динамики. На основе решения прямой задачи динамики определены реальные законы движения выходного звена манипулятора. Проанализировано влияние начальных условий и коэффициентов обратных связей на ошибку реального закона движения выходного звена.

Ключевые слова: манипулятор параллельной структуры, динамика, задача управления, уравнения связи.

Список литературы

1. Merlet J.P. Parallel Robots. Solid mechanics and its applications. Kluwer Academic Publishers, 2000. – 355 p.
2. Kong X., Gosselin C. Type Synthesis of Parallel Mechanisms. Springer-Verlag. Berlin Heidelberg, 2007. – 272 p.
3. Gogu G. Structural Synthesis of Parallel Robots. Part 2: Translational Topologies with Two and Three Degrees of Freedom. Springer Science, Business Media, 2009. – 761 p.
4. Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. – М.: Наука. 1991. С. 94.
5. Craig J.J. Introduction to Robotics: Mechanics and Control: 2nd ed. Reading. MA: Addisson-Wesley, 1989. – 544 p.
6. Манипуляционные системы роботов / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес и др.; под ред. А.И. Корендясева. – М.: Машиностроение, 1989. – 472 с.
7. Chablat D., Wenger Ph., Staicu S. Dynamics of the Orthoglide parallel robot // UPB Scientific Bulletin. Series D: Mechanical Engineering. 2009. No 3. Vol. 71. P. 3–16.
8. Ur-Rehman R., Caro S., Chablat D., Wenger Ph. Kinematic and dynamic analysis of the 2-DOF spherical wrist of orthoglide 5-axis // 3rd International Congress Design and Modelling of Mechanical Systems CMSM’2009.
9. Пат. 2007/0062321 США.  Device for the movement and orientation of an object in space and use thereof in rapid machining / D. Chablat, Ph. Wenger; United States Patent Application Publication. Опубл. 22.03.2007. Sainte Luce Sur Loire (FR).
10. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Нелинейные модели. – М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1988. – 328 с.
11. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами: учеб. для вузов. – 2-е изд., исправ. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 480 с..
12. Динамика промышленных роботов/  В.В. Козлов, В.П. Макаров, А.В. Тимофеев, Е.И. Юревич. – М.: Наука, 1984. – 336 с.
13. Коловский М.З. Динамика машин. – Л.: Машиностроение, 1989. – 263 с.
14. Попов Е.П., Верещагин А.Ф., Зенкевич С.П. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы. – М.: Наука, 1978. – 400 с.
15. Решение задачи управления плоским механизмом параллельной структуры / С.В. Хейло, В.А. Глазунов, С.В. Палочкин, А.П. Выборнов // Машиностроение и инженерное образование. 2014. № 3. С. 2–7.
16. Хейло С.В., Глазунов В.А., Палочкин С.В. Манипуляционные механизмы параллельной структуры. Динамический анализ и управление: монография. – М.: ФГБОУ ВПО «МГУДТ», 2014. – 87 с.
17. Глазунов В.А., Хейло С.В. Некоторые актуальные проблемы развития теории механизмов и машин: монография. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. – 62 с.
18. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. – М.: Наука, 1975. – 768 с.
19. Clavel R. Delta, a fast robot with parallel geometry // Proceedings of the 18th International. Symposium on Industrial Robot. Lausanne, 1988. P. 91–100.
20. Пат. 2534706 Российская Федерация, МПК B 25 J 1/00. Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы / Н.Ю. Носова, В.А. Глазунов, С.В. Палочкин, С.В. Хейло: патентообладатель ФГБОУ ВПО «МГУДТ» - № 2013132024/02; заявл. 11.07.2013; опубл. 10.12.2014, бюл. № 34.
21. Пат. 135283 Российская Федерация, МПК В 25 J 1/00. Пространственный механизм с пятью степенями свободы / Н.Ю. Носова, В.А. Глазунов, С.В. Палочкин, С.В. Хейло: патентообладатель ФГБОУ ВПО «МГУДТ» – № 2013132023/02; заявл. 11.07.2013; опубл. 10.12.2013, бюл. № 34.
22. Пат. № 2536735 Российская Федерация, МПК В 25 J 1/00. Пространственный механизм с шестью степенями свободы / Н.Ю. Носова, В.А. Глазунов, С.В. Палочкин, С.В. Хейло, Л.В. Комисарук: патентообладатель ФГБОУ ВПО «МГУДТ» – № 2013132023/02; заявл. 11.07.2013; опубл. 27.12.2014, бюл. № 36.
23. Синтез механизмов параллельной структуры с кинематической развязкой / Н.Ю. Носова, В.А. Глазунов, С.В. Палочкин, А.Н. Терехова // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 5. С. 34–40.

Полный текст (PDF)

Н.А. Костин¹, к.т.н., доцент кафедры «Общетехнические дисциплины», декан индустриально-педагогического факультета
E-mail:  nikolay-kostin@yandex.ru
¹ Курский государственный университет

В статье предложен пастообразный карбюризатор на основе аморфного углерода и азотосодержащих компонентов – карбамида и железосинеродистого калия. Были проанализированы реакции, происходящие в азотоуглеродистой среде при различных температурах. Экспериментально показана высокая эффективность пасты в широком диапазоне температур от +550 до +900 °С. Приводятся экспериментальные данные по исследованию влияния нитроцементации на структуру и свойства штамповой стали 5ХНМ в высокоактивной среде на основе аморфного углерода, карбамида и железосинеродистого калия.

Ключевые слова: химико-термическая обработка, нитроцементация, штамповая сталь.

Список литературы

1. Прженосил Б. Нитроцементация. – М.: Машиностроение, 1969. – 212 с.
2. Арзамасов В.Б., Волчков А.Н., Головин В.А. Материаловедение и технология конструкционных материалов. – М.: Академия, 2011. – 448 с.
3. Костин Н.А., Трусова Е.В. Исследование насыщающей способности азотирующей пасты при низких и высоких температурах нитроцементации штамповой стали // Ученые записки: электронный журнал Курского государственного университета. 2013. № 1. С. 80–86.
4. Костин Н.А., Трусова Е.В. Нитроцементация сталей 40Х13 и 40Х5МФС для повышения стойкости режущего инструмента // Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика – 2014: Сб. матер. 16-й  Международн. науч.-техн. конф. Ч. 2. – СПб., 2014. С. 90–93.
5. Пат. 2501884 Российская Федерация, МПК С23С 8/76. Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей / Н.А. Костин, Е.В. Трусова, В.И. Колмыков, Д.В. Колмыков; заявитель и патентообладатель Курский государственный университет. – № 2011149311\02 от 02.12.2011; опубл. 20.12.2013, бюл. № 35.

Полный текст (PDF)

Л.Р. Ботвина¹, д.т.н., главный научный сотрудник
E-mail: botvina@imet.ac.ru
Ю.А. Демина¹, к.т.н., старший научный сотрудник
E-mail: deminayulia@mail.ru
И.М. Петрова², к.т.н., ведущий научный сотрудник
E-mail: impetr@mail.ru
И.В. Гадолина², к.т.н., старший научный сотрудник
E-mail: gadolina@mail.ru
А.М. Арсенкин¹, к.т.н., старший научный сотрудник
E-mail: alex_arsenkin@yahoo.com
¹ Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
² Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

В статье приводятся результаты усталостных испытаний серии плоских образцов, изготовленных из рельсовой стали Э76Ф в состояниях поставки и после пропуска по рельсам 480 млн тонн брутто груза. Образцы были вырезаны из головки рельс параллельно плоскости поверхности катания на расстоянии до 3 мм от поверхности катания. Испытания проведены по схеме поперечного изгиба при консольном симметричном нагружении. Были исследованы накопление усталостных повреждений и параметры кривых усталости, была проведена оценка рассеяния характеристик сопротивления усталости. В результате было установлено, что рассеяние этих характеристик у образцов из рельсовой стали после эксплуатации, меньше чем разброс аналогичных характеристик до эксплуатации. Выявлено ухудшение характеристик сопротивления усталости у образцов после эксплуатации, связанное с образованием микротрещин вблизи включений и дефектов контактной усталости, возникших в процессе длительной эксплуатации. Для изучения особенностей зарождения и развития трещин были выполнены фрактографические исследования разрушенных образцов. Такие исследования усталостных образцов позволили также обнаружить большое количество расслоений на изломах и боковой поверхности образцов из стали Э76Ф как в состоянии до, так и после эксплуатации. Длина этих расслоений, их раскрытие и количество увеличились после эксплуатации.

Ключевые слова: длительная эксплуатация, рельсовая сталь Э76Ф, механические свойства, долговечность.

Список литературы

1. Махутов Н.А. Прочность и безопасность: Фундаментальные и прикладные исследования: моногр. – М.: Наука, 2008. – 528 с.
2. Шур Е.А. Повреждения рельсов: моногр. – М.: Интекст, 2012. – 192 с.
3. Smith R.A. Fatigue in Transport. Problems, Solutions and Future Threats // Trans IChemE. 1998. Vol. 76. Part B. P. 217–223.
4. Franklin F.J., Kapoor A. Modelling Wear and Crack Initiation in Rails // Proc. IMechE, Part F: J. Rail and Rapid Transit (special issue). 2007. Vol. 221, No. 1. P. 23–33.
5.  Deters L., Proksch M. Friction and Wear Testing of Rail and Wheel Material // Wear. 2005. Vol. 258. P. 981–991.
6. Maya-Johnson S., Ramirez A.J., Toro A. Fatigue Crack Growth Rate of Two Pearlitic Rail Steels // Engineering Fracture Mechanics. 2015. Vol. 138. P. 63–72.
7. Петрова И.М., Гадолина И.В. Оценка рассеяния характеристик сопротивления усталости по результатам испытаний ограниченного числа образцов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2009. № 11. Т. 75. С. 50–52.
8. Bulloch J.H. The Growth of Fatigue Cracks in Rail Steel // Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. 1987. Vol. 87. No. 4. P. 93–106.
9. Aglan H., Gan Y.X. Fatigue Crack Growth Analysis of a Premium Rail Steel // Journal of Materials Science. 2011. Vol. 36. P. 389–397.
10. Влияние длительного старения на характеристики усталости стали 45 / И.М. Петрова, И.В. Гадолина, Л.Р. Ботвина, Ю.А. Демина, М.Р. Тютин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2011. № 1. Т. 77. C. 58–61.
11. Sasaki T. et al. Measurement of Residual Stresses in Rails by Neutron Diffraction // Wear. 2008. No. 265. P. 1402–1407.
12. Kelleher J. et al. The Measurement of Residual Stress in Railway Rails by Diffraction and Other Methods // Journal of Neutron Research. 2003. Vol. 11. Issue 4. P. 187–193.
13. Dhua S.K. et al. Influence of Nonmetallic Inclusion Characteristics on the Mechanical Properties of Rail Steel // Journal of Materials Engineering and Performance. 2000. Vol. 9. Issue 6. P. 700–709.
14. Разработка фундаментальных основ создания сталей для высокоскоростного железнодорожного транспорта с повышенной контактно-усталостной прочностью / К.В. Григорович, А.М. Арсенкин, А.К. Гербер и др. // Материалы Третьей международной научно-практической конференции «ИнтеллектТранс 2013». – M.: Изд-во «Перо», 2013. C. 296–299.

Полный текст (PDF)

С.Г. Пономарев¹, к.т.н., ведущий специалист
E-mail: psgpsg1@ya.ru
В.И. Кошкин², д.т.н., профессор, ректор
E-mail: vik.mos@mail.ru
А.Д. Шляпин¹, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение»
E-mail: 6883412@mail.ru
¹ Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)
² Севастопольский государственный университет

В данной работе изучены фазовые и структурные превращения, происходящие в зоне контакта меди и свинца при импульсном пропускании электрического тока в условиях очень быстрого плавления, избыточных давлений и ускоренного охлаждения расплава. Показано, что в этих условиях основным структурообразующим фактором является образование в меди полос адиабатического сдвига (ПАС), распространяющихся нормально по отношению к границе раздела взаимодействующих фаз. Именно по ПАС свинец распространяется в медь на расстояния, на порядки, превышающие таковые, достижимые за счет классической диффузии. В процессе последующего ускоренного охлаждения свинец в ПАС распадается на мелкодисперсные включения, получить которые невозможно традиционными способами легирования. Изучено также влияние различных дисперсных неметаллических включений (в частности оксидов Al₂O₃, Cu₂O, CuO) на структуру сплава медь–свинец, получаемую при импульсном пропускании электрического тока, и показано, что такие включения являются причиной образования в сплаве многочисленных участков со сферической симметрией.

Ключевые слова: монотектическая реакция, полосы адиабатического сдвига, твердо-жидкофазное взаимодействие, контактное легирование.

Список литературы

1. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. Киев: Наукова думка, 1980. – 403 с.
2. Авраамов Ю.С.,  Шляпин А.Д. Сплавы на основе систем с ограниченной растворимостью в жидком состоянии. М.: Интерконтакт наука, 2002. – 371 с.
3. 3. Пат. 71088 Российская Федерация. Установка для обработки токопроводящих материалов импульсами электрического тока с регистрацией параметров процесса измерения их физико-механических свойств / И.Б. Руденко, В.И. Кошкин, В.А. Нижник, А.Д. Шляпин; опубл. 27.02.2008; бюл. № 6.
4. Структурные превращения в зоне контакта металлов Al и Pb, Fe и Pb при электроимпульсном воздействии / В.И. Кошкин, А.Н. Кравченков, В.А. Нижник, И.Б. Руденко, В.В. Рыбальченко, А.Д. Шляпин // Машиностроение и инженерное образование. 2012. № 1. С. 23–27.
5. Пономарев С.Г.,  Рыбальченко В.В. Сценарии развития электроимпульсного сплавления в системе медь–свинец // Машиностроение и инженерное образование. 2014. № 1. С. 16–20.
6. Авраамов Ю.С., Набутовский Л.Ш., Шляпин А.Д. Микроструктурные особенности твердо-жидкофазного взаимодействия систем несмешивающихся компонентов. М.: Изд-во МГИУ, 2002. – 108 с.
7. Наймарк О.Б., Соковиков М.А. О механизме адиабатического сдвига при высокоскоростном нагружении материалов // Математическое моделирование систем и процессов. 1995. № 3. С. 71–76.
8. Wright T.W. The physics and mechanics of adiabatic shear bands. Cambridge University Press, 2002. – 241 p.

Полный текст (PDF)

О.С. Нарайкин¹, д.т.н., член-корреспондент РАН, первый заместитель директора по научной работе, заведующий кафедрой «Прикладная механика»² 
E-mail: naraikin@kiae.ru
Ф.Д. Сорокин², д.т.н., профессор кафедры «Прикладная механика»
E-mail: sorokin_fd@mail.ru
Е.П. Банин¹, инженер-исследователь, аспирант кафедры «Прикладная механика»² 
E-mail: evg_banin@gmail.com
¹ НИЦ «Курчатовский институт»
² МГТУ им. Н.Э. Баумана

В статье рассматривается математическая модель шарикового подшипника с торовыми дорожками качения. В основе моделирования лежит подход де Муля. Элементы матрицы жесткости подшипника в отличие от других вычисляются с помощью двойного дифференцирования энергии деформации шариков. В работе ставится задача экспериментальной и численной проверки модификации подхода де Муля применительно к шариковым подшипникам. Элементы матрицы жесткости, полученные непосредственно из реализации модифицированного метода де Муля, проверяются в численном и натурном экспериментах. Экспериментальная и численная проверки показали хорошее соответствие результатам, полученным в упрощенной математической модели.

Ключевые слова: шариковый подшипник, матрица жесткости, метод конечных элементов, моделирование, экспериментальная проверка.

Список литературы

1. Harris T. A, Kotzalas M.N. Rolling bearing analysis // CRC Press. Fifth edition, 2006. P. 183–231.
2. Gunduz A., Singh R. Stiffness matrix formulation for double row angular contact ball bearings: Analytical development and validation // Journal of Sound and Vibration. 2013. No 22. Vol. 332. P. 5898–5916.
3. Analysis of bearing stiffness variations, contact forces and vibrations in radially loaded double row rolling element bearings with raceway defects / D. Petersen et al. // Mechanical Systems and Signal Processing. 2015. Vol. 50. P. 139–160.
4. Static capacity of a large double row slewing ball bearing with predefined irregular geometry / P. Göncz et al. // Mechanism and Machine Theory. 2013. Vol. 64. P. 67–79.
5. Kania L., Krynke M., Mazanek E. A. catalogue capacity of slewing bearings // Mechanism and Machine Theory. 2012. Vol. 58. P. 29–45.
6. Göncz P., Drobne M., Glodež S. Computational model for determination of dynamic load capacity of large three-row roller slewing bearings // Engineering Failure Analysis. 2013. Vol. 32. P. 44–53.
7. Analyses of contact forces and vibration response for a defective rolling element bearing using an explicit dynamics finite element model / S. Singh et al. // Journal of Sound and Vibration. 2014. No 21. Vol. 333. P. 5356–5377.
8. Wardle F. P., Lacey S. J., Poon S. Y. Dynamic and static characteristics of a wide speed range machine tool spindle // Precision Engineering. 1983. No 4. Vol. 5. P. 175–183.
9. Gargiulo E. P. A simple way to estimate bearing stiffness // Machine Design. 1980. No 17. Vol. 52. P. 107–110.
10. While M. F. Rolling element bearing vibration transfer characteristics: effect of stiffness // Journal of applied mechanics. 1979. No 3. Vol. 46. P. 677–684.
11. Kraus J., Blech J. J., Braun S. G. In situ determination of rolling bearing stiffness and damping by modal analysis // Journal of Vibration and Acoustics. 1987. No 3. Vol. 109. P. 235–240.
12. Cao Y., Altintas Y. A. general method for the modeling of spindle-bearing systems // Journal of Mechanical Design. 2004. No 6. Vol. 126. P. 1089–1104.
13. Jones A. B. A general theory for elastically constrained ball and radial roller bearings under arbitrary load and speed conditions // Journal of Fluids Engineering. 1960. No 2. Vol. 82. P. 309–320.
14. Леонтьев, М. К.,  Снеткова Е.И. Нелинейные модели подшипников качения в роторной динамике  // Вестник московского авиационного института. 2012. № 2. Т. 19. С.134–145.
15. De Mul J.M., Vre J.M.e, Maas D.A. Equilibrium and associated load distribution in ball and roller bearings loaded in five degrees of freedom while neglecting friction. Part I: General theory and application to ball bearings // Journal of Tribology. 1989. No 111. P. 142–148.
16. De Mul J.M., Vre J.M.e, Maas D.A. Equilibrium and associated load distribution in ball and roller bearings loaded in five degrees of freedom while neglecting friction. Part II: Application to roller bearings and experimental verification // Journal of Tribology. 1989. No 111. P. 149–154.
17. Hibbitt, Karlsson, Sorensen. ABAQUS/standard user's Manual. Hibbitt, Karlsson & Sorensen, 2001. Vol. 1.
18. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В.,Перель Л.Я. Подшипники Качения. Справочник. – М.: Машиностроение, 1975. C. 572.

Полный текст (PDF)

Ю.М. Темис¹, д.т.н., член-корреспондент РАЕН, профессор кафедры «Прикладная математика»², начальник отдела «Математическое моделирование и САПР ГТД»
E-mail: tejoum@ciam.ru
А.В. Селиванов¹, начальник сектора отдела «Математическое моделирование и САПР ГТД», ассистент кафедры «Прикладная математика»² 
E-mail: alexvsel@yandex.ru
И.Ю. Дзева¹, младший научный сотрудник отдела «Математическое моделирование и САПР ГТД», аспирант кафедры «Прикладная математика»² 
E-mail: dzevavanya@yandex.ru
¹ Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова
² Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

В работе представлена математическая модель комбинированного щеточного уплотнения. Взаимосвязь между положением элементов уплотнения и распределением давления протекающего газа потребовала решения многодисциплинарной задачи статической аэроупругости для определения рабочего зазора и утечки газа. Для решения использован итерационный алгоритм, расчетные модули которого основаны на разработанных упрощенных моделях. Упругий элемент уплотнения представлен в виде абсолютно жесткой колодки на гибком подвесе. Подъемная сила газового потока, действующая на упругий элемент, вычислена на основе решения двухмерного уравнения Рейнольдса для газовой смазки. Адекватность применения упрощенных моделей подтверждена результатами поверочного трехмерного моделирования. Показано существенное влияние наклона колодок на величину подъемной силы.

Ключевые слова: комбинированное щеточное уплотнение, аэроупругость, математическое моделирование, уравнение Рейнольдса.

Список литературы

1. Steinetz B.M., Hendricks R.C., Munson J. Advanced seal technology role in meeting next generation turbine engine goals // NASA Glenn Research Centre Technical Memorandum: NASA/TM–1998-206961. – 11 p.
2. Justak J.F., Crudgington P.F. Evaluation of a film riding hybrid seal // Proc. 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. Sacramento, California, 2006. AIAA Paper 2006-4932. – 9 p.
3. San Andres L., Baker J., Delgado A. Measurements of leakage and power loss in a hybrid brush seal // ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2009. Vol. 131. Iss. 1. Paper 012505. – 6 p.
4. Dogu Y. Investigation of brush seal flow characteristics using bulk porous medium approach // ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2005. Vol. 127. P. 136–144.
5. Demiroglu M., Gursoy M., Tichy J.A. An investigation of tip force characteristics of brush seals // Proc. ASME Turbo Expo 2007. Montreal, Canada, 2007. Paper GT2007-28042. – 12 p.
6. Temis J.M., Selivanov A.V., Dzeva I.J. Finger seal design based on fluid-solid interaction model // Proc. ASME Turbo Expo 2013. San Antonio, Texas, USA, 2013. Paper GT2013-95701. – 9 p.
7. Temis J.M., Selivanov A.V., Dzeva I.J. Dynamic analysis of a non-contacting finger seal // Proc. 9th IFToMM International Conference on Rotor Dynamics. Milan, 2014. // Springer. Mechanisms and Machine Science. 2015. Vol. 21. P. 2031–2042.
8. Константинеску В.Н. Газовая смазка. – М.: Машиностроение, 1968. – 709 с.
9. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. – М.: Стройиздат, 1982. – 448 с.

Полный текст (PDF)

А.С. Чернятин¹, к.т.н., доцент кафедры «Прикладная механика»
E-mail: cas@inbox.ru
И.А. Разумовский², д.т.н., профессор, заведующий лабораторией механики разрушения и живучести
E-mail: murza45@gmail.com
Ю.Г. Матвиенко², д.т.н., профессор, заместитель директора по научной работе
E-mail: matvienko7@yahoo.com
¹ Московский государственный университет им. Н.Э. Баумана
² Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

В работе рассмотрена задача о взаимном влиянии пересекающихся поверхностных трещин в пространственных элементах конструкций.  Разработан специализированный макрос для расчёта напряжённо-деформированного состояния конструктивных элементов, в которых имеются   пересекающиеся плоские трещины с произвольной ориентацией и геометрией фронта. На основе решения модельной задачи установлены закономерности влияния геометрических соотношений и типов нагружения на распределение коэффициентов интенсивности напряжений и Т-напряжений. Приведен пример расчёта распределения этих параметров механики разрушения вдоль фронтов пересекающихся трещин в трубопроводе при действии рабочих нагрузок, а также с учётом влияния остаточных напряжений.

Ключевые слова: пересекающиеся трещины, двухрапаметрическая механика разрушения, расчёт МКЭ, коэффициент интенсивности напряжений, Т-напряжения.

Список литературы

1. Оценка несущей способности трубопровода Ду-300 КМПЦ РБМК с комбинированным дефектом в кольцевом сварном шве на базе концепции «исключения разрушения»/ А.В. Судаков, Б.Н. Иванов, Д.Н. Ковалев, В.А. Киселев, А.И. Аржаев, М.В. Добров// Труды ОАО «НПО ЦКТИ». Вып. 293. «Методы повышения технического уровня и надежности элементов энергооборудования ТЭС и АЭС». СПб., 2004. С. 247–255.
2. Chen Y.Z. Evaluation of T-stresses in multiple crack problems of finite plate // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structure. 2012. Vol. 35. P. 173–184.
3. Чернятин А.С. Оценка взаимного влияния пересекающихся сквозных трещин // Известия ВУЗов: Машиностроение. 2015. № 10 (принята к печати).
4. Матвиенко Ю.Г. Модели и критерии механики разрушения. М.: Физматлит, 2006. – 328 с.
5. Матвиенко Ю.Г. Несингулярные Т-напряжения в проблемах двухпараметрической механики разрушения // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. № 2. C. 51–58.
6. Семенова М.М., Матвиенко Ю.Г. Прогнозирование траектории поверхностной трещины при контактном нагружении в условиях трения скольжения//Машиностроение и инженерное образование. 2014. № 2. С. 47–52.
7. Литвинов И.А., Матвиенко Ю.Г., Разумовский И.А. О точности определения несингулярных компонент поля напряжений в вершине  трещины с применением метода экстраполяции // Машиностроение и инженерное образование. 2014. № 4. С. 43–51.
8. ANSYS, Structural Analysis Guide 11.0, ANSYS inc., 2007.
9. Разумовский И.А., Чернятин А.С. Экспериментально-расчётный метод оценки нагруженности натурных конструкций с поверхностными трещинами // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2009.  № 3. С. 35–42.
10. Разумовский И.А., Чернятин А.С.  Комплексный анализ элементов конструкций с поверхностными трещинами // Машиностроение и инженерное образование. 2011. № 3. С. 66–73.
11. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. – М.: Наука, 1980. – 254 с.
12. Сиратори М., Миёси Т., Мацусита Х. Вычислительная механика разрушения. – М.: Мир, 1986. – 334 с.
13. Морозов Е.М., Муземнек А.Ю., Шадский А.С.  ANSYS в руках инженера: Механика разрушения. – М.: ЛЕНАНД, 2008. – 456 с.
14. Сhernyatin A.S., Matvienko J.G., Razumovsky I.A. A computational tool for estimating stress fields along a surface crack front // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structure. 2015. Vol. 38. P. 180–189.
15. Benthem J.R. A quarter-infinite crack in a half-space; alternative and additional solutuins // International Journal of Solid and Structures. 1980. Vol. 16. No. 2.  P. 119–130.
16. Nakamura T., Parks D.M. Determination of elastic T-stress along three-dimensional crack front an interaction integral // International Journal of Solid and Structures. 1992. Vol. 29. P. 1597–1611.
17. Нормы расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86. М.: Энергоатомиздат. 1989. – 525 с.
18. Махненко В.И., Великоиваненко Е.А., Шекер В.М. Остаточные сварочные напряжения в зоне кольцевых сварных стыков трубопроводов из аустенитной стали // Автоматическая сварка. 1998. № 11. C. 32–39.
19. Мощенко М.Г., Рубцов В.С., Кораблёва С.А. Термомеханический анализ процесса многопроходной сварки соединения Ду-300 трубопровода РБМК методом конечных элементов // Вопросы материаловедения. 2011. № 4. C. 1–11.

Полный текст (PDF)

Л.А. Широков¹, д.т.н., профессор
E-mail: eduarlev@gmail.com
О.Л. Широкова¹, к.э.н., доцент, доцент кафедры «Информатика и прикладная математика»
E-mail: ol.shirokova@gmail.com
¹ Национальный исследовательский университет «Московский государственный строительный университет»

Для самонастройки систем регулирования, реализуемых на безе программируемых логических контроллеров и эксплуатируемых непосредственно на промышленных объектах, рассматривается существенно упрощенный алгоритм. Основными достоинствами алгоритма являются упрощение реализации и сокращение потребностей в вычислительных ресурсах. Это достигнуто применением квазиасимптотического подхода при решении вопроса формирования эталонной модели оптимизатора и критериального базиса оптимизации, а также модификации алгоритма Гаусса – Ньютона. 

Ключевые слова: автоматическое регулирования, программируемый контроллер, самонастройка, алгоритм, промышленный объект.

Список литературы

1. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. – M.: Электронная книга, 2003. – 278 с.
2. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления. – СПб.: Питер, 2004. – 256 с.
3. Александров А.Г. Адаптивное управление с эталонной моделью при внешних возмущениях // Автоматика и телемеханика. 2004. № 5. С. 77–90.
4. Парк Дж., Маккей Ст., Райт Эд. Передача данных в системах контроля и управления. – М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. – 480 с.
5. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры / И.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе, С.В.  Фролов. – М.: Машиностроение. 2004. – 126 с.
6. Бронников А.М., Буков В.Н. Условия точного слежения выхода линейной системы за эталонной моделью пониженного порядка // Автоматика и телемеханика. 2008.  № 3.  С. 60–69.
7. Широков Л.А. Квазиасимптотическое управление качеством регулирования при автоматической оптимизации и адаптации систем регулирования // Машиностроение и инженерное образование. 2015. № 3. С. 2–8.
8. Щедринов А. В., Феденко С. В. Адаптивная система управления с идентификатором и неявной эталонной моделью // Автоматизация и современные технологии.  2006.  № 3. С. 8–11.
9. Широков Л.А. Синтез компактов чувствительности для автоматизации параметрического проектирования линейных систем регулирования // Машиностроение и инженерное образование. 2008. № 3. С. 22–29.
10. Рутман Р.С., Сергеев В.И., Широков Л.А. Алгоритм беспоисковой самонастройки с помощью псевдофункций чувствительности // Сб. «Автоматизация научных исследований в машиностроении и приборостроении».  1971.  С. 3–17.

Полный текст (PDF)