Preview

Вестник Донского государственного технического университета

Расширенный поиск
Том 15, № 2 (2015)
Скачать выпуск PDF

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

11-21 72
Аннотация
Анализируются условия, при которых в процессе обработки материалов резанием формируется хаотическая динамика. В ранее выполненных исследованиях в случае потери устойчивости процесса резания в окрестности равновесной системы образуются предельные циклы или инвариантные торы. В отличие от этих исследований рассмотрен случай, когда свойства инструмента таковы, что за счет изгибных деформаций образуется нелинейная положительная обратная связь. Приводится математическая модель системы для этого случая. На основе цифрового моделирования с использованием пакета прикладной программы MATLAB исследуется влияние параметров динамической модели при условиях образования хаотической динамики. В результате выполненных исследований установлено, что по мере увеличения параметров, характеризующих образование положительной обратной связи, система претерпевает ряд бифуркаций удвоения периода в системе образования странных аттракторов. Они расположены в окрестностях точек равновесия и имеют ограниченную область. Показано, что хаотичные колебания инструмента приводят к хаотичному формированию обрабатываемой поверхности, поэтому в прикладной области необходимо выбирать параметры, при которых хаотичная динамика не образуется. Несмотря на то, что рассмотренные примеры относятся к процессам обработки резанием, полученные результаты имеют общее значение для динамических систем, взаимодействующих с различными средами, например, с трибологической средой.
22-31 110
Аннотация
Основной интерес конструкторов состоит не только в определении амплитуды сил, возникающих при обработке почвы, но и в их распределении при различных механических свойствах почвы с целью достижения надёжности конструкции. В связи с этим, детерминированный подход к проектированию состоит в разработке конструкции без учёта случайности выбора её параметров, которые могут привести к потере надёжности. В этой работе мы проводили статистические исследования рандомизацией свойств почвы в сотрудничестве с университетом Кренфилда. Данное исследование можно рассматривать как полезную базу данных для проектирования сельскохозяйственных орудий. Здесь мы принимали во внимание неопределённость механических свойств почвы, которая оказывала существенное влияние на её обработку. Расчёты сил сопротивления почвы проводились с использованием математической модели МакКейса и Али с некоторыми изменениями для того, чтобы учесть силы адгезии почвы с металлом орудий и скорость движения культиватора. Исследования сил сопротивления почвы послужили основой для проектирования почвообрабатывающего оборудования типа дизельного культиватора. Затем, с помощью двух методов (метода Монте-Карло и подхода Хазофера-Линда) был вычислен показатель надёжности. В результате подход Хазофера-Линда показал более высокую надёжность при меньших временных затратах на расчёты, чем метод Монте-Карло.
32-40 57
Аннотация
Целью работы является представление принципов построения и функционирования системы наблюдения за состоянием инструментов и управления инструментальным обеспечением станков в компьютеризированном производстве. Предложенный подход ориентирован на создание условий эффективного управления состоянием инструментов. Для этого предлагается использовать интеллектуальный информационный управляющий модуль на базе интерактивной электронной технической документации мехатронного технологического объекта. На основе теории нечетких знаний подробно рассматриваются принципы оценки нечеткой границы стойкости инструментов. Представлены три метода оценки параметров нечеткой границы стойкости. Построена нейронная сеть, функционирующая на основе разработанной базы правил нечеткого прогнозирования износостойкости режущего инструмента в зависимости от состояния инструмента и его влияния на точность обработки детали. Полученные результаты применимы в области промышленного машиностроения.
41-47 100
Аннотация
Целью настоящей работы является исследование влияния атомности спирта на возможность управления самоорганизацией для достижения эффекта безызносности при трении в паре сталь-сталь. Медьсодержащие смазочные композиции получали в водных растворах многоатомных спиртов в процессе электролиза с медным анодом в ультразвуковом поле (комплексная обработка). Лабораторные испытания трибологических свойств полученных смазочных композиций проводились на четырехшариковой машине трения с использованием шаров из стали ШХ-15 по ГОСТ 9490-75. Трибологические свойства пары трения сталь-сталь исследовали на торцевой машине трения АЕ-5. Размер частиц меди определялся методом седиментационного анализа с использованием дисковой центрифуги марки CPS Disc Centrifuge Model DC 24000 в водных растворах многоатомных спиртов. Топографические исследования наноразмерных кластерных структур металлов проводили с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver P 47 H в полуконтактном режиме атомно-силовой микроскопии. Топографические исследования сервовитной пленки проводили с использованием сканирующего атомно-силового микроскопа Compact AFM PHYWE . В результате проведенной работы установлено следующее. Увеличение времени комплексной обработки водно-спиртовой смеси приводит к возрастанию противоизносных свойств смазочных композиций. Показано, что увеличение атомности спирта облегчает реализацию избирательного переноса. При этом сокращается время перехода в режим безызносности и уменьшается износ. Образующиеся молекулярные лигандные кластеры меди со средним размером 25 нм характеризуются высокой однородностью. Дорожка трения при этом представляет собой достаточно выглаженную поверхность с низкой шероховатостью.
48-55 64
Аннотация
Представлены результаты исследований повышения надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки. Предметом исследования является процесс формирования надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки (ОУ ЦРО), обеспечивающийся рациональным сочетанием технологических режимов и характеристик рабочей среды. Целью работы является повышение эффективности и надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки с учетом исследования возникающих отказов на основании разработки комплекса адекватных теоретических моделей процесса обработки. Получены уточненные теоретические модели формирования показателей поверхностного слоя обработанных деталей: степени и глубины упрочнения. Разработана методология аналитического прогнозирования надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки с использованием следующих показателей: коэффициент мгновенного рассеивания контролируемого параметра, коэффициент смещения контролируемого параметра, коэффициент запаса точности технологического процесса. Установлено, что технологический процесс ОУ ЦРО обеспечивает получение требуемых параметров качества поверхности детали в ходе обработки в пределах величины поля допуска в определенном интервале изменения технологических режимов и характеристик рабочих сред. Разработана методика проектирования технологических процессов ОУ ЦРО с учетом обеспечения их надежности.
56-64 64
Аннотация
Целью работы является исследование математической модели синхронного гидромеханического привода рабочего органа щетки аэродромной уборочной машины, приводимого во вращение двумя гидравлическими моторами, на базе дроссельного делителя потока не золотникового типа с плунжерными задатчиками. В качестве основной задачи выступает определение влияния различных конструктивных и эксплуатационных параметров синхронного гидравлического привода мобильной технологической машины (в данном случае - щетки аэродромной уборочной машины) на качество его работы. При проведении работ использован метод теоретического исследования математической модели привода машины. Моделирование синхронной гидромеханической системы привода щетки основано на теории приведенной объемной жесткости гидравлической системы, что позволило упростить моделирование и произвести экспресс-анализ функционирования исследуемого привода, значительно сократив сроки исследования. В результате проведенной работы доказано, что дроссельный делитель потока не золотникового типа с регулирующим элементом плунжерного типа позволяет обеспечить требуемые свойства синхронизируемой системы. Выявлены конструктивные параметры делителя потока, оказывающие существенное влияние на функционирование синхронной гидросистемы, и указаны пути ее усовершенствования. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании и усовершенствовании синхронных гидромеханических приводов мобильных технологических машин.
65-72 72
Аннотация
Целью работы является повышение эффективности управления транспортными средствами, поэтому помимо синтеза модели приведен пример анализа динамики современного пассажирского электровоза ЭП10. В качестве предмета работы выступают математические модели, отражающие динамику вертикального движения транспортного средства с учетом нелинейного преобразования углового движения колеса в поступательное движение центра масс колеса. Рассматривается контакт колеса и дороги. Представлен синтез модели, отражающей динамику вертикальных колебаний транспортного средства. От известных моделей приведенная в данной статье отличается тем, что в ней учтена динамика углового движения. Таким образом, полученная модель связана с координатами состояния углового движения колеса. Результаты анализа представлены фазовыми портретами, отражающими динамику вертикального движения центра масс колеса, а также динамику вертикальных колебаний кузова. Полученные результаты позволяют сделать следующий вывод. Существует связь между динамикой вертикального и углового движения в транспортном средстве. Как следствие, скорость углового движения влияет на длину площадки контакта колеса с дорогой (рельсом). Результаты могут быть применены при синтезе систем управления транспортными средствами, учитывающих выявленную связанность.
73-77 57
Аннотация
Целью настоящей работы является разработка и обоснование нового вида микромеханического гироскопа, позволяющего обеспечить преобразование угловых скоростей вращения несущего основания в электрические сигналы одновременно относительно двух осей его вращения. Предложен и описан новый микромеханический гироскоп, который сохраняя положительные качества известных российских и зарубежных аналогов, отличается расширением функциональных возможностей за счет преобразования угловых скоростей вращения несущего основания в электрические сигналы одновременно относительно двух осей вращения. Предлагаемое техническое решение защищено в 2015 году патентом Российской Федерации на изобретение. Предлагаемый гироскоп может быть применен в системах навигации, ориентации и управления различными подвижными объектами в авиации, ракетно-космической технике, робототехнике, приборостроении, станкостроении, на транспорте и т.п.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

78-84 74
Аннотация
Цель работы заключается в повышении быстродействия устройства обращения ковариационной матрицы помех адаптивной антенной решетки за счет сокращения числа выполняемых операций. Это достигается использованием на этапе разработки алгоритма обращения априорной информации о свойстве эрмитовости обращаемой матрицы. В отличие от известных алгоритмов обращения, базирующихся на применении метода Гаусса - Жордана, в основу предложенного алгоритма положен метод окаймления. Актуальность разработки обусловлена сложностью метода Гаусса - Жордана и необходимостью большого числа операций при его использовании. Указанные особенности не позволяют реализовать режим реального времени при обработке сигналов в вычислительных устройствах адаптивных антенных решеток, широко применяемых в системах связи, радиолокации и радионавигации. Предложенный метод, дополняющий известный метод окаймления учетом свойств эрмитовости ковариационной матрицы помех, позволяет построить алгоритм на базе рекуррентных соотношений. Получаемый при этом выигрыш от сокращения объема вычислений составляет не менее 25 % по сравнению с методом Гаусса - Жордана. Уменьшение объема вычислительных затрат, а также более простой вид соотношений, применяемых для построения алгоритма обращения матрицы, дали возможность разработать и более простую схему устройства, которое можно использовать в процессорах адаптивных антенных решеток для получения обратной матрицы.
85-90 70
Аннотация
Разработка методов и алгоритмов для решения задачи трассировки осуществляется на протяжении многих лет, но по-прежнему является актуальной. Это связано, в первую очередь, с тем, что эта задача является NP -полной, и разработать универсальный алгоритм, позволяющий находить точное оптимальное решение за приемлемое время, затруднительно. В связи с этим, с целью снижения временной сложности алгоритма (ВСА), актуальным является разработка последовательных и параллельных бионических алгоритмов для решения задач транспортного типа на основе эволюционных стратегий. Бионические алгоритмы (БА) доказали свою эффективность при решении трудоемких задач оптимизации, аппроксимации, интеллектуальной обработки данных. К преимуществам можно отнести возможность выполнения эволюционного и генетического поиска, а также то, что БА состоит в параллельной генерации наборов квазиоптимальных альтернативных решений с возможной «миграцией» решений между этими наборами. Для моделирования бионического поиска предложены схемы, отличающиеся от известных структурой построения и учетом вариации параметров. В работе приведен процесс преобразования размера популяции при переходе из одной итерации в другую в процессе работы бионического алгоритма. Проведенные исследования разработанных бионических алгоритмов решения задач транспортного типа показали преимущество по качеству решений в сравнении с известными методами. Разработанные алгоритмы позволяют получать набор квазиоптимальных альтернативных результатов
91-99 65
Аннотация
Целью работы является определение свойств транспортных потоков мобильных строительно-дорожных объектов (МСДО) для повышения эффективности управления ими. Представлены результаты системного анализа задач управления МСДО, изложена концепция их решения и выполнена формализация задачи управления движением мобильных строительно-дорожных машин в постоянно изменяющихся условиях передвижения. Впервые сформулированы системные и структурные критерии оценки состояния мобильных строительно-дорожных объектов, проанализированы концепции управления группами подвижных объектов, даны рекомендации по выбору типа управления. Представлены математические модели транспортных потоков, устанавливающие зависимость скорости движения от плотности транспортного потока, а также математическая модель оптимизации маршрута движения мобильных строительно-дорожных объектов. В статье приведены стратегии адаптивного и интеллектуального управления группами подвижных объектов различной численности, а также представлены результаты регрессионного анализа модели движения мобильных объектов.

ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

100-107 97
Аннотация
Рассматривается задача выбора значений регулируемых параметров рабочих органов зерноуборочного комбайна. Проанализированы модели, описывающие зависимости показателей качества уборки от внешних факторов, и обоснована необходимость нового подхода к моделированию процесса технологической регулировки комбайна в полевых условиях, учитывающего нечёткость информации о факторах внешней среды, её приближённый характер, а также экспертный способ формирования информации. Для описания факторов внешней среды и показателей качества работы введены лингвистические переменные, построены их функции принадлежности, сформулированы продукционные правила. Процесс нечёткого логического вывода проиллюстрирован на примере выбора значения частоты вращения молотильного барабана. Создана база знаний и механизм вывода решений, составляющие основу экспертной системы. Использование такой системы в полевых условиях позволяет снизить время на технологические простои и сократить потери урожая. Практической реализаций разработанной модели является создание программных средств для автоматизированного решения задачи технологической регулировки комбайна в полевых условиях.
108-116 60
Аннотация
Предметом настоящего исследования является аналитическое моделирование и многомерный анализ процесса разрушения тюков соломы барабанным разрушителем с радиальными пальцами и горизонтальной осью вращения. Цель работы - выявление закономерностей процесса разрушения тюков соломы при вариации геометрических и кинематических параметров устройства для разрушения. Задача - оценка влияния геометрических параметров, композиции и кинематики разрушителя тюков на показатели его функционирования. Метод исследования - аналитическое моделирование. Оценено влияние на процесс разрушения тюка соломы длины пальцев, их количества, частоты вращения барабана, его расположения по отношению к тюку, подачи тюков транспортером. Выявлено, каким образом рассмотренные факторы и их параметры влияют на направление и спектр выброса соломин с пальцев барабанного разрушителя с учетом попадания летящих соломин на следующий элемент системы рабочих органов. Предварительно оценена рациональность пространственного расположения барабанного разрушителя, его геометрических и кинематических параметров для технологических свойств тюков соломы и заданного интервала вариации величины производительности технологического устройства. Выявлено, что процесс разрушения тюка, перемещение соломин по пальцам и траектория их движения в воздушном пространстве в значительной степени зависят от длины рабочей зоны захвата пальцами соломин из тюка.
117-125 67
Аннотация
Целью работы является моделирование процесса движения воды в ксилеме растений с учетом гидравлических потерь на одиночной окаймленной поре с торусом, а также на совокупности пор. При этом учитывается, что, как следует из ряда публикаций, корневое давление не является механизмом, обеспечивающим подъем воды в растениях. Модельное представление построено в предположении, что основной причиной подъема воды в растениях является поверхностное натяжение в мениске капилляра ксилемы. При этом необходимо учитывать особенности строения ксилемы хвойных и лиственных деревьев. Уравнение для расчета подъема воды в капилляре ксилемы растений с трахеидальной проводимостью выведено с учетом анатомического строения трахеид и окаймленных пор. Уравнение позволяет определить изменение гидравлических потерь при движении воды через одиночную окаймленную пору и через их совокупность с учетом ориентации последних. Модель позволила рассчитать высоту подъема воды в капиллярах ксилемы. Показано, что увеличение диаметра полости трахеиды и диаметров окаймленной поры и торуса при прочих равных условиях приводит к росту гидравлических потерь.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1992-5980 (Print)
ISSN 1992-6006 (Online)