Мандровский Константин Петрович¹, кандидат технических наук, доцент кафедры «Дорожно-строительные машины», e-mail: effectmash@mail.ru

Садовникова Яна Сергеевна¹, инженер кафедры «Дорожно-строительные машины», e-mail: jana.sadovnikova@yandex.ru

¹Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

Объектом приведенного в статье исследования является дисковое распределительное оборудование для работы с жидким реагентом. Предмет исследований – конструктивные и режимные параметры гидравлических форсунок. Цель представленной работы – установление зависимостей основных характеристик процесса распределения жидких противогололедных реагентов от конструкции гидравлических форсунок и режимов их работы. Под режимами работы понимается давление распыления и расход реагента через форсунку. В статье проанализирована связь диаметра сопла форсунки со скоростью слёта капли с диска и радиусом зоны обработки покрытий реагентом. Численные исследования проведены для плоскоструйных, полоконусных (шнекоцентробежных) и полноконусных типов форсунок при различном рабочем давлении. На основании полученных результатов сформулированы рекомендации по выбору рациональных конструктивных и режимных параметров форсунок для обработки дорожных и аэродромных покрытий. Практическая значимость результатов, полученных авторами, состоит в возможности аргументированного выбора типа форсунок и обоснованного назначения рациональных режимов эксплуатации гидравлического оборудования при обработке покрытий различного назначения.

Ключевые слова: форсунка, конструктивные и режимные параметры, диаметр соплового отверстия, давление, зона обработки, скорость истечения, противогололёдный реагент.

Список литературы

1. АКМТ Коминвест. Распределители реагентов Epoke. Режим доступа: http://www.cominvest-akmt.ru/files/download/catalogs/epoke.pdf (дата обращения: 15.03.2019).

2. Земдиханов М.М., Габдуллин Т.Р. Обоснование схемы и параметров центробежного разбрасывателя песка и реагентов // Известия КГАСУ. 2014. № 4 (30). С. 484–489.

3. Киреев И.М., Коваль З.М., Слесарев В.Н. Метод и средство моделирования технологического процесса распылителей жидкости // Техника и оборудование для села. 2017. № 7. С. 28–31.

4. Черноволов В.А., Кравченко Л.В. Математическое моделирование процессов распределения жидкостей в агротехнологиях: моногр. Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт, ФГБОУ ВО Донской ГАУ, 2016. – 208 с.

5. Ладоша Е.Н., Цымбалов Д.С., Яценко О.В. Информационное моделирование распыливания и испарения моторного топлива в дизельном двигателе // Вестник Донского государственного технического университета. 2010. Т. 10. № 4 (47). С. 509–519.

6. Экспериментальное исследование диспергирования жидкости эжекционными форсунками / В.А. Архипов, С.С. Бондарчук, М.Я. Евсевлеев, И.К. Жарова, А.С. Жуков, С.В. Змановский, Е.А. Козлов, А.И. Коноваленко, В.Ф. Трофимов // Инженерно-физический журнал. 2013. Т. 86. № 6. 1229–1236.

7. Пажи Д.Г., Галустов В.С. Основы техники распыливания жидкостей. М.: Химия, 1984. – 254 с.

8. Мариничев Д.В. Экспериментальное исследование тонкодисперсного распыла перегретой воды: дис. … канд. техн. наук. М., 2013. – 116 с.

9. Хафизов Ф.Ш., Афанасенко В.Г., Боев О.В. Разработка конструкции устройства для диспергирования жидкости и методики расчета его основных параметров // Машиностроение и инженерное образование. 2008. № 3. С. 48–54.

10. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. М.: Машиностроение, 1968. – 394 с.

11. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей / А.П. Васильев, В.М. Кудрявцев, В.А. Кузнецов, В.Д. Курпатенков, А.М. Обельницкий, В.М. Поляев, Б.Я. Полуян. М: Изд-во «Высшая школа», 1983. –703 с.

12. Зедгенизов В.Г., Простакова Л.В., Сякин С.Н. Результаты экспериментальных исследований форсунки для нанесения жидкого антигололедного материала // Вестник ИрГТУ. 2012. № 11 (70). С. 53–57.

13. Мандровский К.П., Садовникова Я.С. Уточнение характеристик движения жидкого реагента по диску при распылении форсункой // Сборник докладов XXI Международной научно-технической конференции Интерстроймех–2018. Москва, 2018. С. 110–114.

14. Mandrovskiy K.P., Sadovnikova Y.S. Characteristics of the droplet motion of a liquid antifreeze reagent // Magazine of Civil Engineering. 2018. No. 03. P. 14–26. doi: 10.18720/MCE.79.2

15. Мандровский К.П., Садовникова Я.С. Влияние скорости машины на равномерность распределения противогололедных реагентов // Механизация строительства. 2018. Т. 79. № 4. С. 60–64.

16. Spraying systems Co. Режим доступа: https://www.spray.com/v1/cat70/cat70pdf/ssco_cat70_f.pdf (дата обращения: 13.03.2019).

17. Лебедев А.Е. Научное обоснование и совершенствование технологических процес­сов и оборудования для переработки дисперсных материалов на принципе взаимодействия рационально сформированных струйных потоков: дис. ... д-ра техн. наук. Ярославль, 2014. – 257 с.

Полный текст (PDF)

Максимов Евгений Александрович¹, кандидат технических наук, начальник отдела ремонта тракторов и сельскохозяйственной техники, e-mail: maksimov50@mail.ru

Шаталов Роман Львович², доктор технических наук, профессор кафедры

«Обработка материалов давлением и аддитивные технологии», e-mail: maksimov50@mail.ru

¹ЗАО НТПП «Интрай», г. Челябинск

²Московский политехнический университет, Москва

В статье предложена новая математическая модель расчета швеллера лонжерона рамы на устойчивость под действием поперечной нагрузки, которая может формироваться в результате веса груза, веса узлов и механизмов автомобиля. При анализе критических напряжений сжатия стенки швеллера может быть рекомендована к использованию методика, учитывающая результирующий модуль Е_р (модуль Т. Кармана), позволяющая учитывать упруго-пластические свойства металла швеллера. Применение зависимости Кармана позволяет получить значение предельных напряжений, которые удовлетворительно описывают экспериментальные данные.

Ключевые слова: расчет швеллера, лонжерон рамы автомобиля, устойчивость, сосредоточенная нагрузка, модуль Т. Кармана.

Список литературы

1. Чернов С.А. Результаты численного анализа вариантов моделирования узлов рам автомобилей// Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2019. № 1. С. 39–42.

2. Кудрявцев А.П. Выбор и обоснование расчетных схем для исследования напряженно-
деформироннного состояния тонкостенных стержневых конструкций // Автомобильная промышленность. 1980. № 3. С. 15–17.

3. Еремин В.И., Семенникова Л.Ю. Прогнозирование долговечности автомобильной техники // Грузовик. 2007. № 6. С. 45–50.

4. Захаров А.А., Белокуров В.Н., Закс М.Н. Использование метода моделирования связей при расчете автомобильных рам // Автомобильная промышленность. 1979. № 11. С. 8–12.

5. Лапшин А.А. Жданова С.А. Определение редуцированной площади поперечного сечения тонкостенного гнутого профиля // Приволжский научный журнал. 2012. № 4. С. 41–46.

6. Шаталов Р.Л., Максимов Е.А, Калмыков А.С. Уточнение методики расчета критических напряжений и деформаций при прокатке полос в вертикальных валках универсального стана // Металлург. 2018. № 6. С. 42–45.

7. Лозовский Н.Т., Царева А.Д. Эксплуатационная долговечность автомобиля // Транспортные системы. 2018. № 2. С. 56–62.

8. Вихренко Д.В. Расчетно-экспериментальное определение и прогнозирование долговечности рамы грузовых автомобилей // Вестник машиностроения. 2018. № 11. С. 19–20.

9. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967. – 984 с.

10. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Наука, 1966. – 636 с.

11. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1973. – 178 с.

Полный текст (PDF)

Мурзин Александр Михайлович¹, кандидат технических наук, доцент кафедры «Летательные аппараты», е-mail: murzinam47@mail.ru

Панфилов Андрей Владимирович¹, старший преподаватель кафедры «Летательные аппараты», е-mail: panfilovav@susu.ru

Сюськина Юлия Львовна¹, старший преподаватель кафедры «Летательные аппараты», е-mail: siuskinayl@susu.ru

¹Южно-Уральский государственный университет, Челябинск

В работе рассматриваются вопросы определения предполагаемого суммарного времени оптимизационного процесса динамических пространственных конструкций с различным количеством степеней свободы. Конструкции представляют собой системы упруго связанных между собой и основанием твердых тел, имеющих древовидную структуру. Приведен алгоритм, позволяющий упростить аналитические выражения вычисления тройной суммы, входящей в дифференциальное уравнение определения обобщенных координат. Выбран алгоритмический язык программирования, поставлена задача параметрической оптимизации конструкций. Получены графики времени однократного численного интегрирования систем дифференциальных уравнений в зависимости от длительности динамического процесса и максимальной собственной частоты колебаний систем для конструкций с различным числом степеней свободы. Проведен анализ возможности определения одних и тех же локальных минимумов обобщенного критерия при последовательном и параллельном вычислительных процессах оптимизации конструкций, определено уменьшение времени вычислений при параллельных вычислениях с использованием многоядерных процессоров ПЭВМ.

Ключевые слова: пространственная конструкция, древовидная структура, оптимизация, параллельные вычисления.

Список литературы

1. Белоусов И.Р. Формирование уравнений динамики роботов-манипуляторов. М.: Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 2002. − 31 с.

2. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. М.: Мир, 1989. – 624 с.

3. Hollerbach J. A recursive Lagrangian formulation of manipulator dynamics and comparative study of dynamic complication complexity // IEEE Trans. on SMC, SMC-10. 1980. No 11. Р. 730–736.

4. Балабан И.Ю., Боровин Г.К., Сазонов В.В. Язык программирования правых частей уравнений движения сложных механических систем. М.: Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. 1998. № 62. −22 с.

5. Внуков А.А., Семиков М.В., Тренин Д.А. Разработка параллельного алгоритма для системы динамического управления манипуляционным роботом // Вестник РУДН. Инженерные исследования. 2008. № 4. С. 107−122.

6. Обобщенная математическая модель кинематики робота типа RV-2AО фирмы MITSUBISHI ELETRIC / В.Г. Хомченко, 
В.В. Клевакин, И.В., И.В. Лазаренко, А.С. Горбатых // Омский научный вестник. Машиностроение. 2012. № 1. С. 163−165.

7. Механика промышленных роботов. Кн. 1. 
Кинематика и динамика: учеб. пособ. для втузов: в 3 кн. / под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева / Е.И. Воробьев, С.А. Попов, Г.И. Шевелева. М.: Высшая школа, 1988.− 304 с.

8. Мурзин А.М. Об одной постановке задачи максимального быстродействия робота-манипулятора // Вестник ЮУрГУ. Машиностроение. 2002. № 6. Вып. 2. С. 74−75.

9. Кузьмик П.К., Маничев В.Б. Системы автоматизированного проектирования: в 9-ти кн. Кн. 5. Автоматизация функционального проектирования / под ред. И.П. Норенкова. М.: Высшая школа, 1986. – 144 с.

10. Оленев Н.Н., Печенкин Р.В., Чернецов А.М. 
Параллельное программирование в MATLAB и SIMULINK с приложениями к моделированию в экономике. М.: Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, 2015. – 110 с.

Полный текст (PDF)

Руковицын Илья Геннадьевич¹, кандидат технических наук, доцент кафедры «Динамика, прочность машин и сопротивления материалов», e-mail: irukovitsyn@mail.ru

¹Московский политехнический университет

Для выполнения требований по уровням возникающих вибраций упругого ротора, вращающегося в активных электромагнитных подшипниках, необходимо учитывать установившиеся колебания ротора от действия внешних сил возбуждения. В статье рассмотрен ротор турбодетандера на электромагнитных подшипниках, который исследуется на вынужденные колебания, возбуждаемые силами остаточного дисбаланса, зависящими от выбранной для данного ротора точности балансировки. На примере разработанной математической модели упругого ротора турбодетандера проведен анализ установившихся колебаний ротора при помощи средств модального и гармонического анализа, реализованного в форме метода конечных элементов. Приведены результаты исследований вынужденных колебаний ротора турбодетандера с системой активного магнитного подвеса, анализ которых даёт необходимое понимание в вопросах колебаний упругого ротора, вращающегося в электромагнитных подшипниках.

Ключевые слова: роторные машины, магнитные подшипники, гармонический анализ, силы дисбаланса, вынужденные колебания ротора.

Список литературы

1. Rotor dynamic analysis of 3D-modeled gasturbine rotor in ANSYS. URL: http://www.solid.iei.liu.se/Publications/Master_thesis/2009/LIU-IEI-TEK-A--0900654--SE_JoakimSamuelsson.pdf (дата обращения: 14.04.2019).

2. Rotor dynamic analysis of RM12 jet enginerotor using ANSYS // Department of mechanical engineering Blekinge institute of technology Karlskrona, Sweden, 2012. URL: https://ru.scribd.com/document/270818534/RotorDynamicAnalyis-of-Rm21-Enginer (дата обращения: 14.04.2019).

3. Костюк А.Г. Динамика и прочность турбомашин: 3-е изд. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 476 с.

4. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. – 395 с.

5. Erik Swanson, Chris D. Powell, Sorin Weissman. A Practical Review of Rotating Machinery Critical Speeds and Modes. URL: http://www.sandv.com/downloads/0505swan.pdf (дата обращения: 14.04.2019).

6. ГОСТ ИСО 1940-1-2007. Требования к качеству балансировки.

7. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М.: Высшая Школа, 1980. – 395 с.

8. Руковицын И.Г., Асадулин В.А. Особенности динамики ротора турбодетандера на электромагнитном подвесе // Машиностроение и инженерное образование. 2018. № 3. С. 8–13.

9. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин. М.: Машиностроение, 2000. – 344 с.

10. Rao J.S. History of Rotating Machinery Dynamics. New York: Springer, 2011. – 377 p.

Полный текст (PDF)

Смирнов Владимир Алексеевич¹, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Мехатроника и автоматизация», e-mail: smirnovva@susu.ru

Петрова Лина Николаевна¹, старший преподаватель кафедры «Мехатроника и автоматизация», e-mail: petrovaln@susu.ru

¹Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск

В работе рассматривается вопрос повышения эффективности выполнения инкрементальной формовки на оборудовании с параллельной кинематикой гексаподной структуры. Особенностью такого оборудования является нелинейная связь между его входными и выходными координатами, что ведет к зависимости величины энергии, потребляемой приводами, от положения заготовки. Этот фактор может быть использован для минимизации потребления энергии. Компьютерное моделирование показало возможность снижения энергопотребления в два и более раза. Дополнительное снижение энергопотребления можно обеспечить за счет оптимального управления приводами, при котором выходные угловые координаты изменяются по законам, обеспечивающим уменьшение потребления энергии.

Ключевые слова: инкрементальная формовка, оборудование с параллельной кинематикой, гексапод, повышение энергоэффективности.

Список литературы

1. Emmens W.C., Sebastian G., van den Boogaard A.H. The technology of incremental sheet forming – a brief review of the history // Journal of Materials Processing Technology. № 210 (2010). P. 981−997.

2. Karbowski K. Application of incremental sheet forming // Management and Production Engineering Review. 2015. Vol. 6. No. 4. P. 55−59.

3. Tisza M. General overview of sheet incremental forming // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2012. Vol. 55. No 1. P. 113−120.

4. Theory of single point incremental forming / P.A.F. Martins, N. Bay, M. Skjoedt, M.B. Silva // 
CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2008. No 57. P. 247–252.

5. Перспективы использования технологий инкрементальной формовки в современном производстве / В.А. Кривошеин, А.А. Анцифиров, Ю.В. Майстров // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. No 11 (656). С. 84‒89.

6. Patel Ketul, Kalaichelvi V., Karthikeyan R., Bhattathiri Sriparvathi Modelling, simulation and control of incremental sheet metal forming process using CNC machine tool // Procedia Manufacturing. 2018. No 26. P. 95‒106.

7. Кривошеин В.А., Рукавичко Е.А., Анцифиров А.А. Разработка технологии получения полусферических изделий методом инкрементальной формовки // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». 2017. Т. 9. № 3. 
http://naukovedenie.ru/PDF/74TVN317.pdf (дата обращения: 01.03.2019).

8. Jackson K., Allwood J. The mechanics of incremental sheet forming // Journal of Materials Processing Technology. 2009. 209. P. 1158‒1174.

9. Memicoglua P., Musicb O., Karadogan C. Simulation of incremental sheet forming using partial sheet models // Procedia Engineering. 2017. 207. P. 831‒835.

10. Oraon M., Sharma V. Predicting force in single point incremental forming by using artificial neural network // IJE TRANSACTIONS A: Basics. 2018. Vol. 31. No. 1. P. 88‒95.

11. Kyung Hee Koh, Jae-Gwan Kang, Jong-Yun Jung. The analysis of forming forces in single point incremental forming // MATEC Web of Conferences 81, 05004 (2016) ICTTE 2016. URL: https://doi.org/10.1051/matecconf/20168105004 (дата обращения: 01.03.2019).

12. Force prediction for single point incremental forming deduced from experimental and FEM observations / R. Aerens, P. Eyckens, 
A. Van Bael, J.R. Duflou// International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2009. No 46 (9). P. 969‒982.

13. Numerical Study of Incremental Sheet Forming Processes/ H Kim1, T Park1, R Esmaeilpour1 and F Pourboghrat // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series Volume 1063 (2018) 012017. 
URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1063/1/ 012017. (дата обращения: 01.03.2019).

14. Kumar Y., Kumar S. Design and development of single point incremental sheet forming machine // 
5th International & 26th All India Manufacturing Technology, Design and Research Conference (AIMTDR 2014). 2014. P. 94-1‒94-4.

15. Finding the best machine for SPIF operations – 
a brief discussion / S. R. Marabuto, D. Afonso, J.A.F. Ferreira, F.Q. Melo, M. Martins, R.J. Alves de Sousa // Key Engineering Materials. 2011. Vol. 473. P. 861‒868.

16. SPIF-A: on the development of a new concept of incremental forming machine / R.J. Alves de Sousa, J.A.F. Ferreira, J.B. Sá de Farias, J.N.D. Torrão, D.G. Afonso, M.A.B.E Martins // 
Structural Engineering and Mechanics. 2014. Vol. 49. No. 5. P. 645‒660.

17. Смирнов В.А. Научные основы и алгоритмы управления оборудования с параллельными приводами. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. – 164 с.

18. Смирнов В.А. Кинетостатическое моделирование энергоэффективного управления оборудованием с параллельной кинематикой // 
Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2010. Вып. 16. № 29 (205). С. 65–70.

Полный текст (PDF)