В данной работе проведено исследование методик расчёта балок с катанием по нижнему поясу как двутаврового, так и коробчатого сечения. По зависимостям, представленным в существующих методиках, выполнен расчет напряжённо-деформированного состояния однобалочных мостовых кранов в точках касания колёс тельфера и пояса балки, имеющих коробчатое сечение с катанием по низу. Кран-балки с коробчатым сечением имеют бо́льшую жёсткость и устойчивость по сравнению с двутавровым сечением, вдобавок позволяют увеличить пролёт, не жертвуя грузоподъёмностью крана. Также в программе SolidWorks Simulation выполнен конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния балок коробчатого сечения с катанием по нижнему поясу. Главным преимуществом метода конечных элементов является возможность разбиения на конечные элементы области любой формы и, таким образом, возможность расчета полей напряжений и деформаций в реальных деталях с учётом всех их конструктивных особенностей, что обеспечивает высокую точность расчёта. На основании полученных результатов изучены зависимости напряжений от толщины нижнего пояса балки, положения колёс тельфера, построена аппроксимирующая функция, и предложена более простая методика инженерных расчётов, позволяющая сократить количество вычислений.
Научно-технический вестник Брянского государственного университета
2020. — Выпуск 2
Содержание:
Спектр вероятных аварийных сценариев работы эскалаторов может быть проанализирован с помощью вычислительного эксперимента на основе имитационной модели, которая описывает реальные свойства (поведение) объекта в ряде ключевых (опорных) состояний. Опорные точки состояний исследуемого объекта должны однозначно определяться совокупностью граничных условий, например, с помощью измерительных средств. Адекватно настроенная модель позволяет интерполировать промежуточные и, экстраполировать вероятные состояния исследуемого объекта. Подобный подход позволяет отказаться от проведения полномасштабных натурных испытаний с нагружением конструкции до предельного состояния, и тем самым сохранить ресурс по несущей способности конструкции в целом. Цель проведенных исследований состояла в оценке рисков при эксплуатации тоннельных эскалаторов типа ЭТ-2М, оборудованных аварийным тормозом с постоянным моментом, без нагружения элементов конструкции до предельного состояния. Были использованы следующие методы исследований: вибропортретиро-вание с помощью виброизмерительного комплекса; моделирование динамических процессов с использованием специализированных модулей SolidWorks Motion (комплексный кинематический и динамический анализ механизмов) и SolidWorksSimulation программного комплекса SolidWorks. Практическая значимость исследований связана с повышением надежности эксплуатации тоннельных эскалаторов, оборудованных аварийными тормозами с постоянным моментом, путем экстраполяции технического состояния на основе численного эксперимента средствами автоматизированного проектирования.
Ключевые слова
В статье рассмотрено влияние параметров привода на характеристики гидравлических устройств ударного действия, отмеченные при анализе результатов математического моделирования. С использованием математического моделирования проведены вычислительные эксперименты и получены диаграммы характеристик гидравлической ударной системы, определяющие динамику её работы с различными типами приводных двигателей (электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания, «идеальным» двигателем). Параметры гидравлического устройства ударного действия и настройка предохранительного клапана оставались неизменными. В результате проведенных вычислительных экспериментов получены графики перемещения и скорости бойка, перемещения золотника, давления в камерах рабочего и обратного хода, положения поршня гидроаккумулятора, подача насоса гидравлической станции во времени. Приводится сравнение получивших в настоящее время наибольшее распространение в строительно-дорожных машинах типов привода гидравлических устройств ударного действия (эквивалентных по мощности электродвигателя и дизельного двигателя внутреннего сгорания). Особое внимание уделено взаимосвязи параметров гидравлического устройства ударного действия и его привода. Выводы сделаны на основании зависимостей, полученных в результате вычислительных экспериментов. Проведенные исследования показывают наличие существенного влияния параметров привода на характеристики гидравлических ударных устройств (гидромолотов), и, соответственно, необходимость учета параметров привода при их проектировании и эксплуатации.
Ключевые слова
Приведены результаты вероятностного математического моделирования совместной работы приводов многоприводного ленточного конвейера при его полной загрузке, а также при движении без груза. В результате моделирования показана необходимость дополнительного резервирования мощности приводов при проектировании многоприводных ленточных конвейеров. На основе проведенного моделирования установлены закономерности совместной работы приводов ленточного конвейера при наличии случайных отклонений скольжения их электродвигателей, отражающие как специфические условия распределения электродвигателей между приводами, так и особенности влияния их параметров на картину распределения натяжений грузонесущей и тяговых лент.
Ключевые слова
Основным направлением совершенствования процессов ремонта и текущего содержания пути, снижения затрат времени и труда является максимальная механизация всех путевых работ. На отечественных магистралях используется большой парк путевых машин и механизмов. Однако существующие машины еще не обеспечивают полной механизации всех путевых работ. Значительное место среди таких работ занимают очистка железнодорожных путей от засорителей (уровень механизации составляет 60…65%) и уборка излишков балласта из середины пути. Рабочим органом машин для выполнения этих работ является щеточный подборщик с гибкими лопастями, обеспечивающий уборку засорителей и балласта ниже уровня головки рельса, не повреждая элементов конструкции железнодорожного пути и стрелочных переводов. Благодаря достаточной эластичности лопастей щеточные подборщики не захватывают посторонние предметы оказавшиеся в зоне работы, чем предохраняют от разрушения транспортирующие элементы машин. Как правило, на отечественных машинах гибкие лопасти представляют собой отрезки стального каната диаметром 16…21 мм. Основным недостатком щеточных подборщиков является низкая эффективность из-за усталостного выламывания гибких лопастей в месте выхода из заделки. Известные зарубежные фирмы для изготовления гибких лопастей используют синтетические материалы с внутренним или наружным армированием. Отечественной промышленностью выпускается значительный ассортимент синтетических материалов и изделий на их основе, что делает перспективным направление повышения эффективности щеточных рабочих органов путем изготовления гибких элементов из синтетических материалов и оптимизации параметров подборщика. В настоящей статье рассматриваются результаты натурных испытаний щеточного подборщика машины КПУ-1.
Ключевые слова
В настоящее время на железных дорогах России наибольшее распространение получили щебнеочистительные машины с баровым рабочим органом для вырезания балласта из-под рельсошпальной решетки. Такое положение дел обусловлено тем, что только машины такого типа имеют возможность осуществлять глубокую вырезку балласта (до 1 м глубины и более) в отличие от ранее применявшихся машин. Баровый рабочий орган является основным потребителем мощности при работе машины на перегоне. Основная мощность привода баровой цепи расходуется на вырезание балласта и, в свою очередь, определяется преимущественно расходом мощности на преодоление сил, возникающих в процессе взаимодействия рабочего органа с щебеночным балластом (силы резания). При определении силы резания обычно пользуются формулой Н.Г. Домбровского, что, однако, дает не полностью корректный результат (как показали исследования, проводившиеся в Российском университете транспорта). Из теории резания грунтов известно также, что для режущих периметров с зубьями более корректный результат дает формула А.Н. Зеленина при определении сил резания. Это можно объясняется тем, что формула А.Н. Зеленина учитывает конструктивные особенности режущего органа, в частности, влияние зубьев. Выполненные расчеты показали, что использование формул А.Н. Зеленина взамен формулы Н.Г. Домбровского при оценке силы резания щебеночного балласта является более приемлемым при выполнении проектных расчетов мощности вырезающего устройства.
Ключевые слова
Одной из актуальных проблем транспортной энергетики является удовлетворение требованиям, предъявляемым как к экологическим, так и к технико-экономическим показателям автомобильных двигателей. Поэтому для удовлетворения этим требованиям был предложен новый рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания и разработана новая конструкция электронно-управляемой форсунки двигателя. Одним из существенных требований, предъявляемых к разработанной конструкции электронно-управляемой форсунки, является высокое быстродействие. Поэтому целью настоящей работы является проведение исследований по повышению быстродействия форсунки. С помощью математического моделирования исследовано влияние различных конструктивных параметров на работоспособность и быстродействие форсунки. Приведены и проанализированы результаты численных исследований. В результате определены рациональные значения конструктивных параметров разработанной электронно-управляемой форсунки.
Ключевые слова
В статье представлен метод компьютерного моделирования протекания во времени процесса изменения показателей надежности ключевого структурного элемента мобильного канатного комплекса - канатной системы в целом. Метод базируется на разработанной вероятностной математической модели. На стадии проектирования мобильного канатного комплекса она позволяет прогнозировать кинетику показателей надежности при эксплуатации канатной системы как в целом, так и ее отдельных подсистем и конструктивных элементов с учетом сроков и объемов проведения ремонтно-восстановительных работ, а также проводить моделирование эксплуатационной стадии жизненного цикла. Расчет вероятности нахождения канатной системы в возможных сочетаниях ее состояний в произвольный момент времени основан на решении системы линейных дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, которая периодически перестраивается в моменты времени проведения плановых ремонтов мобильного канатного комплекса. Представлены результаты тестового примера расчета применительно к конкретному проектируемому мобильному канатному комплексу.
Ключевые слова
В статье рассматривается разработка на стадии проектирования мобильных канатных комплексов методики формирования эффективной технико-экономической стратегии восстановления критически опасных структурных элементов канатной системы во время плановых ремонтов. Методика базируется на прогнозировании кинетики вероятности безотказной работы канатной системы в целом в течение всего срока ее эксплуатации, исходя из прогнозирования безотказной работы тех структурных элементов системы, отказ которых приводит к аварийному нарушению работы мобильного канатного комплекса. Моделирование включает интегрирование системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, модифицированной в связи с необходимостью дискретного изменения вероятности безотказной работы элементов, подлежащих замене в моменты времени проведения плановых ремонтов. В качестве технико-экономического критерия эффективности стратегии восстановления канатной системы принято условие получения минимально возможной суммарной стоимости ремонтов канатной системы в течение всего срока ее эксплуатации при обеспечении среднего значения вероятности безотказной работы в течение всего срока эксплуатации, нормируемого в техническом задании на проектирование мобильного канатного комплекса. Формирование указанной стратегии включает планирования графиков проведения, числа, моментов времени, объемов и стоимости плановых ремонтно-восстановительных мероприятий канатной системы. Дано описание компьютерной программы, которая реализует разработанную методику восстановления работоспособности канатной системы. Представлены результаты тестового примера расчета применительно к конкретному проектируемому мобильному канатному комплексу.
Ключевые слова
В статье рассмотрены достоинства и недостатки шарнирно-зубчатой передачи - прямозубой цилиндрической передачи, в которой зубья имеют выпукло-вогнутые профили и взаимодействуют друг с другом по поверхности. Поверхностный контакт зубьев этой передачи обеспечивает снижение контактных напряжений в зацеплении в 7…50 раз по сравнению с эвольвентными. Установлено, что шарнирно-зубчатая передача обеспечивает достаточно плавное вращение ведомого колеса: коэффициент неравномерности хода не превышает 0,012. Главным недостатком передачи является удары в радиальном направлении, вызванные колебанием межосевого расстояния. Поэтому исследованную шарнирно-зубчатую передачу следует использовать при малых скоростях вращения, например, в ручных приводах.
Ключевые слова
Траверсы являются отдельной группой грузозахватных приспособлений, используемых грузоподъемными машинами для работы со всевозможными грузами. Конструктивно они представляют собой линейную или пространственную (рамную) металлоконструкцию с различными дополнительными элементами (ветвями, захватами). Благодаря траверсам можно исключить возникновение сжимающих (сдавливающих) усилий грузов, снизить высоту подъема крюка грузоподъемного механизма и сократить сроки выполнения грузоподъемной операции. В статье приведён краткий анализ существующих конструкций траверс и методов их расчета. Описана задача по конструированию пространственной траверсы для применения в покрасочной камере машиностроительного предприятия. Рассмотрен практический пример развески грузов на симметричной траверсе как обязательный элемент выполнения технологической операции. Подчеркивается необходимость применения требований «культуры безопасности» для всех этапов грузоподъемной операции. Указывается на необходимость предварительной подготовки конструкторской и эксплуатационной документации во взаимосвязи с технологическими особенностями и возможностями конкретного производства. Достигнут положительный результат по внедрению в эксплуатацию конструкции рамной траверсы для покрасочной камеры во взаимосвязи с безопасными методами работы, отраженными в паспорте на изделие и в руководстве по эксплуатации. В выводах акцентировано внимание на необходимость расширения полученного опыта на другие виды и типы траверс, а также на необходимости систематизации и обобщения полученного опыта, накопления статистических данных.
Ключевые слова
Устойчивость стреловых самоходных кранов является ключевой задачей в процессе их эксплуатации. Разработанная расчетная схема стрелового самоходного крана и ограничения, накладываемые на ее перемещения во времени и пространстве, позволили получить математические зависимости траектории движения центра тяжести стрелы, изменение скорости его перемещения при произвольном повороте стрелы, а также кинематические и энергетические характеристики перемещения груза при совмещении операций в процессе работы крана. Совмещение операций подъема-опускания груза и разворота к месту выгрузки способствует повышению производительности при эксплуатации стреловых самоходных кранов. Полная энергия системы ( крановой конструкции ) при рассматриваемых условиях эксплуатации зависит не только от положения центра тяжести стрелы и груза, а также от угла наклона стрелы к горизонту. При этом зависимость величины полной энергии системы от углов поворота как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях является прямо пропорциональной. Полученные в результате теоретических исследований зависимости позволяют определить энергию, затрачиваемую на подъем-опускание груза и траекторию его перемещения в пределах изменения угла поворота стрелы в вертикальной плоскости.
Ключевые слова
В статье представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований рабочих процессов трансмиссий базовых станций мобильных канатных дорог. Мобильные канатные дороги на базе специальных колесных или гусеничных шасси предназначены для перевозки грузов в сложных условиях. Рассмотрены основные схемы трансмиссий мобильных канатных дорог. Представлена математическая модель рабочих процессов трансмиссии. Выполнено сравнение результатов моделирования с использованием различных математических моделей. Для подтверждения адекватности представленной математической модели выполнены экспериментальные исследования редуктора трансмиссии колесного шасси высокой грузоподъемности.
Ключевые слова
В статье представлены результаты исследования режимов работы трансмиссии среднетоннажного грузового транспортного средства ГАЗон Next. Цель исследования - получение эмпирических данных о режимах работы двигателя и механической трансмиссии в условиях, приближенных к эксплуатационным. Полученные экспериментальные зависимости могут быть использованы при проектировании комплекта, включающего в себя механизмы автоматического управления муфтой сцепления и переключения передач, а также электронный блок управления ими. Была спроектирована и реализована измерительная установка, позволяющая фиксировать во времени такие параметры как скорость транспортного средства, ускорение, траекторию, параметры работы двигателя, нагрузки, возникающие в трансмиссии и её приводе, а также действия водителя. В статье представлено описание процесса подготовки узлов транспортного средства к исследованию, а также установки измерительного комплекса. Для получения большего количества статистических данных о работе трансмиссии транспортное средство было испытано при полной массе, половине от максимальной загрузки и в снаряженном состоянии.
Ключевые слова
В статье на основе уравнения Навье-Стокса приведен вывод формулы тангенциальной скорости потока в гидроциклоне. Вывод совпадает с решением задачи о диффузии вихревой нити. Формула отражает влияние на тангенциальную скорость геометрических и энергетических параметров гидроциклона. Приведены гра-фики, показывающие изменение скорости по высоте аппарата. Приведен график влияния на тангенциальную скорость вязкости разделяемой среды. В коническом гидроциклоне с вихревым циркуляционным кольцом тангенциальная скорость выше кольца увеличивается за счёт добавления составляющей скорости вихревого кольца. На уровне плоскости кольца она значительно уменьшается, ниже плоскости кольца может иметь обратное направление, затем кривые тангенциальной скорости при приближении к нижнему стоку в осевой части значительно возрастают, воспринимая дополнительно воздействие вихревой воронки стока. У цилиндрического гидроциклона с осевой разгрузкой, у которого радиальные скорости у стенки аппарата равны нулю, тангенциальная скорость в верхней части гидроциклона практически постоянная. Увеличение и всплеск скорости наблюдается только у нижнего разгрузочного отверстия из-за воздействия вихревой воронки стока. В прямоточном цилиндрическом гидроциклоне около разгрузочных отверстий радиальные скорости имеют разное направление, и тангенциальная скорость около них также может иметь обратное направление. Для устранения этого явления в формуле тангенциальной скорости необходимо использовать абсолютной значение показателя степени экспоненты. При наличии нескольких разгрузочных отверстий одинаковая тангенциальная скорость около этих отверстий будет при равенстве расходов через эти отверстия.
Ключевые слова
В статье представлены результаты разработки силоизмерительного устройства для испытания автосцепных устройств и поглощающих аппаратов подвижного состава железных дорог. Техническая идея устройства заключается в физическом измерении напряжений, действующих в характерных сечениях хвостовика автосцепного устройства, с последующим определением действующего усилия с помощью разработанной математической модели. Был построен тарировочный график силоизмерительного устройства. Оценено влияние дополнительных изгибающих моментов на точность измерения.