Пассар Андрей Владимирович¹, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории «Численные методы математической физики», е-mail: passar_av@mail.ru

¹Вычислительный центр Дальневосточного отделения РАН (г. Хабаровск)

В работе рассмотрены вопросы выбора угла выхода потока газа из рабочего колеса центростремительной турбины при ее работе в составе комбинированного двигателя. Для этой цели предлагается использовать новый метод проектирования и расчета турбины, работающей в составе комбинированного двигателя. Представлены рабочие колеса центростремительной турбины, спроектированные с разными углами выхода потока, а также характеристики турбин при стационарном обтекании и при работе в составе комбинированного двигателя. Расчет характеристик турбин при стационарном обтекании показал, что уменьшение угла выхода потока из рабочего колеса приводит к возрастанию КПД и эффективной мощности турбины. Расчет характеристик турбины в составе комбинированного двигателя показал, что уменьшение угла выхода потока из рабочего колеса приводит к возрастанию КПД срабатывания импульса и эффективной мощности турбины. Сравнение расчетного импульса давления с экспериментальным, а также расчетной характеристики турбины с экспериментальной показывает адекватность применяемого метода.

Ключевые слова: эффективный КПД турбины, КПД срабатывания импульса, угол выхода потока из рабочего колеса, новый метод проектирования

Список литературы

1. Ципленкин Г.Е. Обзор докладов по наддуву и турбокомпрессорам конгресса СИМАК – 1998 г. // Двигателестроение. 1998. № 4. С. 42–45.

2. Николаев Н.И., Гинда О.П., Жук А.Н. Влияние площади соплового аппарата газотурбонагнетателя на эффективность главного судового двигателя в условиях эксплуатации // Двигателестроение. 2009. № 1 (235). С. 45–47.

3. Tinsley D. Racking up engine performance // Shipping world & shipbuilding. Propulsion: turbochargers, 2007, June. P. 10–15.

4. Ципленкин Г.Е., Иовлев В.И. Улучшение топливной экономичности двигателей за счет оптимизации систем наддува // Двигателестроение. 2014. № 2 (256). С. 16–22.

5. Ципленкин Г.Е., Иовлев В.И. Улучшение топливной экономичности двигателей за счет оптимизации систем наддува // Двигателестроение. 2014. № 4 (258). С. 19–28.

6. Митрохин В.Т. Выбор параметров и расчет центростремительной турбины на стационарных и переходных режимах. М.: Машиностроение, 1974. – 227 с.

7. Чумаков Ю.А. Теория и расчет транспортных газотурбинных двигателей. М.: ИНФРА-М; Форум, 2012. – 448 с.

8. Design efficiency optimization of one-dimensional multi-stage axial flow compressor / L. Chen, J. Luo, F. Sun, C. Wu // Applied Ene­rgy. 2008. № 85. P. 625–633. DOI: 10.1016/
j.apenergy.2007.10.003.

9. Bayomi N.N., Abd EI-Maksoud R.M. Two ope­rating modes for turbocharger system // Energy Conversion and Management. 2012. № 58. P. 59–65. DOI: 10.1016/j.enconman.2012.01.003.

10. Binder N., Garcia B.J., Carbonneau X. Dyna­mic response in transient operation of a variable geometry turbine stage: Influence of the aerodynamic performance // International Journal of Rotating Machinery. 2013. Article ID 735321. pp. 1-11. DOI: 10.1155/2013/735321.

11. Ghasemi S., Shirani E., Hajilouy-Benisi A. Performance prediction of twin-entry turbocharger turbines // Turbo Expo 2002: ASME. V. 1. P. 1087–1095. DOI: 10.1115/GT2002-30576.

12. Rotor-blades profile influence on a gas-turbine’s compressor effectiveness / B.T. Lebele-Alawa, H.I. Hart, S.O.T. Ogaji, S.D. Probert // Applied Energy. 2008. № 85. P. 494–505. DOI: 10.1016/j.apenergy.2007.12.001.

13. Numerical simulation of air flow through turbocharger compressors with dual volute design /
K. Jiao, H. Sun, X. Li, H. Wu, E. Krivitzky, T. Schram, L.M. Larosiliere // Applied Energy. 2009. № 86 (11). P. 2494–2506. DOI: 10.1016/j.apenergy.2009.02.19.

14. Characterization of a radial turbocharger turbine in pulsating flow by means of CFD and its applications to engine modeling / J. Galindo, P. Fajardo, R. Navarro, L.M. Garcia-Cuevas // Applied Energy. 2013. № 103. P. 116–127. DOI: 10.1016/j.apenergy.2012.09.013.

15. Abdelmadjid C., Mohamed S.A., Boussad B. CFD analysis of the volute geometry effect on the turbulent air flow through the turbocharger compressor // Energy Procedia. 2013. № 36. P. 746–755. DOI: 10.1016/j.egypro.2013.07.087.

16. Numerical investigation of the influence of variable diffuser vane on the performance of a centrifugal compressor / K. Jiao, H. Sun, X. Li, H. Wu, E. Krivitzky, T. Schram, L.M. La­rosiliere // Journal of Automobile Engineering. 2009. № 223 (8). P. 1061–1070. DOI: 10.1243/09544070JAUTO1202.

17. Kou H.J., Lin J.S., Zhang J.H. Numerical study on vibration stress of rotating fan blade under aerodynamic load at critical speed // Journal of Aerospace Engineering. 2015. № 230 (6). P. 1044–1058. DOI: 10.1177/0954410015603071.

18. Newton P., Martinez-Botas R., Seiler M. A three-dimensional computational study of pulsating flow inside a double entry turbine // Journal of Turbomachinery. 2014. V. 137. P. 1–10. DOI: 10.1115/1.4028217.

19. Comparison between the steady performance of double-entry and twin-entry turbocharger turbines / A. Romagnoli, C.D. Copeland, R. Martinez-Botas, M. Seiler, S. Rajoo, A. Costall // Journal of Turbomachinery. 2013. V. 135. P. 1–11. DOI: 10.1115/1.4006566.

20. Aghaali H., Hajilouy-Benisi A. Experimental and theoretical investigation of twin-entry radial inflow gas turbine with unsymmetrical volute under full and partial admission conditions // Turbo Expo 2007: Parts A B, ASME. V. 6. P. 1099–1107. DOI: 10.1115/GT2007-27807.

21. A statistical approach to the analysis of the surge phenomenon / R. Bontempo, M. Cardone, M. Manna, G. Vorraro // Energy. 2017. № 124. P. 502–509. DOI: 10.1016/j.energy.2017.02.026.

22. Copeland C.D., Martinez-Botas R., Seiler M. Unsteady performance of a double entry turbo­charger turbine with a comparison to steady flow conditions // Journal of Turbomachinery. 2012. V. 134. P. 1–10. DOI: 10.1115/1.4003171.

23. Hajilouy-Benisi A., Rad M., Shahhosseini M.R. Flow and performance characteristics of twin-entry radial turbine under full and extreme partial admission conditions // Arch Appl Mech 2009. № 79. P. 1127–1143. DOI 10.1007/s00419-008-0295-5.

24. Пассар А.В., Тимошенко Д.В. Комплексный метод расчета проточной части радиально-осевой турбины турбокомпрессора ТКР-14 // Автомобильная промышленность. 2015. № 5. С. 31–35.

25. Пассар А.В., Тимошенко Д.В. Проектирование проточной части радиально-осевой турбины с использованием метода множителей Лагранжа // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. № 1 (309). С. 54–61.

26. Лашко В.А., Пассар А.В. Метод проектирования проточной части радиально-осевой турбины комбинированного двигателя // Двигателестроение. 2011. № 3 (245). С. 13–19.

27. Лашко В.А., Пассар А.В. Расчет коэффициента потерь кинетической энергии в проточной части турбины как одна из проблем реализации комплексного подхода // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2011. № 1 (20). С. 79–90.

28. Петров В.А., Алексеев В.А. Математическое описание характеристик тепловыделения в турбопоршневых двигателях на различных режимах // Двигателестроение. 1981. № 6. С. 3–5.

29. Левкович С.Л., Волошин Ю.П., Кельш­тейн Д.М. К вопросу об определении коэффициента работы компрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания // Двигатели внутреннего сгорания. Харьков, 1972. Вып. 15. С. 98–103.

30. Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. Л.: Машиностроение, 1981. – 351 с.

31. Симсон А.Э. Газотурбинный наддув дизелей. М.: Машиностроение, 1964. – 248 с.

Полный текст (PDF)

Попов Игорь Павлович¹, старший преподаватель кафедры «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты», е-mail:  ip.popow@yandex.ru

¹Курганский государственный университет

Классическое решение задач, связанных с расчетом скоростей и реакций элементов сложных механических систем при гармоническом силовом воздействии, заключается в составлении и интегрировании систем дифференциальных уравнений и является достаточно громоздким и трудоемким. В большинстве случаев интерес ограничивается установившимся режимом. Цель исследования состоит в разработке существенно компактных методов расчета систем для установившихся режимов. При решении использованы методы, применяемые для расчета электрических цепей. Представление гармонических величин в виде вращающихся векторов в комплексной плоскости и операции с их комплексными амплитудами позволяет многократно облегчить расчет сколь угодно сложных механических систем при гармонических воздействиях в установившемся режиме. Построены векторные диаграммы амплитуд сил, скоростей и их составляющих в комплексной плоскости для нулевого момента времени. 

Ключевые слова: реактанс, резистанс, импеданс, сассептанс, кондактанс, адмитанс

Список литературы

1. Холостова О.В. О периодических движениях близкой к автономной системы в случаях двойного параметрического резонанса // ПММ. 2019. Т. 83. Вып. 2. С. 175‒201.

2. Сорочкин М.М. О колебаниях поршневого пальца с эксцентрично расположенным центром тяжести // Изв. РАН. МТТ. 2019. № 4. С. 141‒148.

3. Мкртчян К.Ш. Исследование вынужденных поперечных колебаний упругого шарнирно-опертого стержня с учетом вращательного движения // Изв. РАН. МТТ. 2019. № 1. С. 141‒153.

4. Калякин Л.А. Уравнение Пенлеве-II как модель резонансного взаимодействия осцилляторов // Тр. ИММ УрО РАН. 2017. Вып. 23. № 2. С. 104–116.

5. Гузев М.А., Дмитриев А.А. Стабильность связанных маятников // Дальневост. матем. журн. 2015. Том 15. № 2. С. 166–191.

6. Аниконов Д.С., Киприянов Я.А., Коновалова Д.С. Обратная задача для уравнения колебаний мембраны // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки. 2017. Т. 10. № 3. С. 84‒94.

7. Попов И.П. Свободные гармонические колебания в системах с однородными элементами // Прикладная математика и механика. 2012. Том 76. Вып. 4. С. 546–549.

8. Смирнов А.С., Смольников Б.А. Управление резонансными колебаниями нелинейных механических систем на основе принципов биодинамики // Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 4 (53). С. 11–19.

9. Попов И.П. Дифференциальные уравнения двух механических резонансов // Прикладная физика и математика. 2019. № 2. С. 37–40.
DOI: 10.25791/pfim.02.2019.599.

10. Попов И.П. Антирезонанс ‒ резонанс скоростей // Мехатроника, автоматизация, управление. 2019. Т. 20. № 6. С. 362–366. https://doi.org/10.17587/mau.20.362-366.

Полный текст (PDF)

Гринюк Ольга Николаевна², кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Автоматизация производственных процессов», e-mail: olgrinyuk@mail.ru

Алексашина Ольга Вячеславовна¹, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация», e-mail: Svirukova@yandex.ru

Вячеславова Ольга Фёдоровна¹, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация», e-mail: vyache-smis@mail.ru

Маслова Наталия Васильевна², кандидат технических наук, доцент, декан факультета «Кибернетика», e-mail: nmaslova@nirhtu.ru

¹Московский политехнический университет

²Новомосковский институт (филиал) Pоссийского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеев

В статье представлена классификация технологических операций производства изделий из металлопроката, дана краткая характеристика основных разделительных, формоизменяющих и штампосборочных операций. Разработан программный комплекс, позволяющий пользователю эффективно производить расчеты различных этапов и стадий изготовления изделий из металлопроката: эффективности использования металла, формообразующих операций, складкообразования (гофры) при вытяжке, а также расчеты для гибочных операций и энергосиловых характеристик.

Ключевые слова: производство изделий из металлопроката, технология производства металлоконструкций, программный комплекс, контроль качества металлических конструкций, эффективность использования металла, обработка металла

Список литературы

1. Казанцева Н.К., Ткачук Г.А., Смирнова Ю.О. Анализ изменений взаимоувязанных требований стандартов после принятия межгосударственного стандарта ГОСТ 31447-2012 «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктов. Технические условия» // Производство проката. 2015. № 11. С. 42–47.

2. Казанцева Н.К., Ткачук Г.А., Смирнова Ю.О. О стандартах на трубную продукцию // Производство проката. 2015. № 2. С. 43–48.

3. Гринюк О.Н., Алексашина О.В. Эффективные технологии изготовления изделий из металлопроката // Производство проката. 2016. № 4. С. 38–42.

4. Гринюк О.Н., Алексашина О.В. Автоматизация производства металлоконструкций // Вестник Международной академии системных исследований. Информатика, экология, экономика. 2016. Т. 18. № 1. С. 115–123.

5. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989. ‒ 304 с.

6. Головащенко С.Ф., Овчинников А.Г. Математическое моделирование процессов разрушения заготовок при выполнении разделительных операций импульсной штамповки // Вестник машиностроения. 1995. № 4. С. 25–29.

7. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение. 1979. – 520 с.

8. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия. 1978. – 360 с.

9. Металлы и сплавы: справочник / В.К. Афонин, Б.С. Ермаков, Е.Л. Лебедев и др.: под ред. Ю.П. Солнцева. СПб.: Профессионал, 2007. – 1092 с.

10. Арендателева С.И. Технологические операции. Расчет силовых параметров: учеб.-метод. пособие. В. Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2011. – 67 с.

Полный текст (PDF)

Чекалова Елена Анатольевна¹, кандидат технических наук, доцент, профессор, кафедры «Технологии и оборудование машиностроения», e-mail: alenka.2019@inbox.ru

Журавлев Андрей Вячеславович¹, инженер кафедры «Технологии и оборудование машиностроения», e-mail: andrei-3x@mail.ru

¹Московский политехнический университет

В настоящей работе проведены сравнительные исследования производительности переточенных вороненых метчиков из быстрорежущей стали Р6М5К5 с последующим диффузионным дискретным упрочнением в сравнении с переточенными воронеными метчиками из быстрорежущей стали Р6М5К5 с последующим нанесением воронения. Установлено, что технология дискретного оксидирования позволяет повысить производительность сложнопрофильного режущего инструмента на 80–85 % по сравнению с технологией воронения. Применяются и другие способы нанесения износостойких покрытий различного химического состава, в том числе на основе оксидов металлов.

Ключевые слова: сложнопрофильный инструмент, быстрорежущие стали, оксидирование, микроструктура, производительность, воронение

Список литературы

1. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов: учеб. пособ. для вузов. М.: Высшая школа, 1985. – 256 с.

2. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. – 330 с.

3. Ионная химико-термическая обработка сплавов / Б.Н. Арзамасов, А.Г. Братухин, Ю.С. Елисеев, Т.А. Панайоти. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 400 с.

4. Табаков В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. М.: Машиностроение, 2008. – 311 с.

5. Чекалова Е.А., Абраимов Н.В. Повышение износостойкости быстрорежущего инструмента путем нанесения локального диффузионного сетчатого покрытия // Электрометаллургия. 2015. № 8. С. 36–42.

6. О возможности получения наноструктурированных покрытий на стальных изделиях модифицированием поверхности / Л.Г. Петрова, И.С. Белашова, В.А. Александров, П.Е. Демин, А.А Брежнев // Вестник московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 2. С. 75–82.

7. Чудина О.В., Брежнев А.А. Поверхностное легирование углеродистых инструментальных сталей с использованием лазерного нагрева // Технология металлов. 2014. № 2. С. 19–24.

8. Белашова И.С., Шашков Д.П. Изменение механических и тепловых характеристик инструментальных сталей при лазерном легировании // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 4. С. 39–43.

9. Чекалова Е.А. Повышение долговечности режущего инструмента и тяжелонагруженных деталей методом нанесения диффузионного сетчатого покрытия: монография. М.: Изд-во Университета машиностроения, 2014. – 127 п.с.

10. Патент 2548835 РФ на изобретение. МПК С23С8/36. Чекалова Е.А., Чекалов П.Д., Соломатина Р.Д. Способ формирования износостойкого покрытия на поверхности металлической детали: опубл. 20.04.2015 г.

Полный текст (PDF)

Филоненко Ирина Николаевна¹, старший преподаватель кафедры «Автоматизация производства и информационных технологий», e-mail: filonenkoin@mail.ru

Улицкий Глеб Александрович¹, студент 3-го курса группы УТС-31 кафедры

«Автоматизации производства и информационных технологий», e-mail: gleb.ulitsky@yandex.ru

Шиндяпкин Никита Александрович1, студент 3-го курса группы УТС-31 кафедры «Автоматизации производства и информационных технологий»,

e-mail: hold.face@yandex.ru

¹Коломенский институт (филиал) Московского Политехнического университета

Температурный диапазон работы является ограничением для получения больших мощностей в полупроводниках. Решением этой проблемы служит использование теплоотводов. Статья посвящена анализу и автоматизации методики расчета конструктивных параметров теплоотводов силовых полупроводников, созданию базы данных для поиска аналогов, соответствующих расчету и хранению результатов вычислений, а также для расчета и построения 3D-моделей и чертежей охладителя. Авторами в среде разработки Lazarus и СУБД MySQL было разработано кросс­платформенное программное обеспечение, полностью реализующее поставленные задачи.

Ключевые слова: теплоотвод, естественное охлаждение, силовой полупроводник, охладители, транзистор, расчет габаритных и физических параметров, программное обеспечение, 2D-чертеж, 3D-модель, база данных, UML-диаграмма

Список литературы

1. Панфилов С.А. Эффективное охлаждение новых высокомощных силовых полупроводниковых приборов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2012. № 4 (24). С. 57–66.

2. Саванин А.С. Математическое моделирование, расчет и оценка параметров эффе­ктивных охладителей мощных силовых полупроводниковых приборов. Саранск, 2009. – 175 с.

3. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: справ., 2-е изд., стереотип. / А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др.: под ред. А.В. Голомедова. М.: Радио и связь, КУбК-а, 1994. – 640 с.

4. Галкин В.И., Булычев А.Л., Лямин П.М. Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры. Справочник. Минск: Беларусь, 1994. – 347 с.

5. Аксенов А.И., Глушкова Д.Н., Иванов В.И. Отвод тепла в полупроводниковых приборах. M.: Энергия, 1971. – 175 с.

6. Алексеев В.Ф., Пискун Г.А., Богатко И.Н. Физические основы проектирования радиоэлектронных средств. Минск: БГУИР, 2017. – 74 с.

7. Васвани В. MySQL. Использование и администрирование. СПб: Питер, 2011. – 368 с.

8. Гуриков С.Р. Программирование в среде Lazarus: учеб. пособ. М.: Форум, ИНФРА-М, 2019. – 336 с.

9. Троицкий Д.И. Разработка 2D-библиотек для КОМПАС: изд-е 2. Тула: ТулГУ, 2007. – 27 с.

10. Норсеев С.А. Разработка приложений под КОМПАС в Delphi: практич. пособ, 2013. – 346 с.

11. Бондаренко С.П., Исаченко А.Н. Модели данных и СУБД: учеб. пособ. Минск: Белорусский государственный университет, 2007. – 205 с.

12. Белов В.В., Чистякова В.И. Проектирование информационных систем. М.: Академия, 2013. – 353 с.

Полный текст (PDF)