В статье приведены результаты исследования влияния параметров плазменной струи (ток, дистанция напыления, расход плазмообразующего газа азота), фракционного состава исходного порошка и степени охлаждения сжатым воздухом на характеристики антиметеоритных покрытий. В силу простоты аппаратурного оформления, а также ощутимой эффективности в настоящее время для нанесения керамического слоя на основе частичного стабилизированного диоксида циркония в основном используется метод плазменного напыления в воздушной среде. Главной особенностью структуры плазменных антиметеоритных покрытий является то, что для увеличения допустимых деформаций керамики в ней формируют некоторую контролируемую пористость. Идея создания структур с контролируемой пористостью основана на том, что пористые тела менее склонны к макроскопическому растрескиванию под действием внутренних напряжений вследствие торможения либо отклонения растущей трещины порами, а также низкого модуля упругости пористых материалов по сравнению с компактными. Методика проводимой работы основывалась на комплексных металлографических, рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследованиях антиметеоритного покрытия на основе диоксида циркония.Для обеспечения высокой ударной вязкости структура антиметеоритного покрытия на основе диоксида циркония должна содержать более 90 % тетрагональной фазы диоксида циркония и менее 10 % моноклинной. При этом фазовый состав и ударная вязкость покрытий зависят как от химического состава, так и от способа получения порошка. Оптимизацию параметров напыления антиметеоритных покрытий на основе диоксида циркония проводили на основании получения максимального коэффициента использования материала и максимального содержания тетрагональной фазы диоксида циркония в напыленном покрытии.
Наука и техника
2015. — Выпуск 3
Содержание:
Проведен МКЭ-анализ динамики несущей системы тяжелого станка. Это перспективный структурный вариант для крупногабаритного многоцелевого станка с горизонтальным ползуном. Каретка и ползун перемещаются вертикально по субтильной моностойке. В существующем станке-аналоге используется жесткая двойная стойка. Выполнены статический, модальный и гармонический анализы несущей системы с моностойкой МКЭ-моделированием до изготовления опытного образца. Расчеты для станка-аналога показали хорошее совпадение МКЭ-расчета с экспериментами. Выявлены шесть общестаночных резонансов несущей системы. Из них осциллирующие силы резания активно возбуждают три-четыре резонансные моды. Установлены диапазоны изгибно-крутильных (20-40 Гц) и клевковых резонансов (70-90 Гц). Существенно выше (от 140 Гц) начинается диапазон многоволновых резонансов, которые связаны с изгибными колебаниями ползуна и согласованными с ними выпучиваниями стенок стойки. Показана стабильность картины резонансов. Наиболее опасен крутильный резонанс стойки на частоте около 40 Гц. Жесткость на шпинделе падает до3,8 Н/мкм. Наблюдается самостабилизация крутильного резонанса. Частота крутильных колебаний почти не меняется при подъеме-опускании каретки с ползуном. Это связано с миграцией динамической оси кручения. Построены амплитудно-частотные характеристики несущей системы для различных положений каретки на стойке. Определены три интервала частот, в которых возможна обработка на станке. Первый интервал является статическим. В нем станок с моностойкой уступает станку-аналогу. Причиной является низкая статическая жесткость субтильной стойки. Второй интервал узок и находится между изгибно-крутильными и клевковыми резонансами. Наиболее эффективен третий интервал. В нем есть участок междиапазонной паузы между общестаночными и многоволновыми резонансами. Здесь наблюдается существенное увеличение динамической жесткости на шпинделе, что компенсирует субтильность стойки. Высокий потенциал динамической жесткости выявлен в направлении оси ползуна (>2000 Н/мкм). Обнаружена склонность станка к кроссингу перемещений при колебаниях. Обсуждены особенности этого эффекта. Схема с моностойкой рекомендуется к использованию на практике. Условием является переход к быстроходному главному приводу в рамках концепции высокоскоростной обработки. Требуется обеспечить жесткость осевого привода подачи.
Ключевые слова
Рассмотрен процесс точения конструкционных сталей с асимметричными колебаниями инструмента, направленными вдоль подачи. Асимметричные колебания, характеризующиеся коэффициентом асимметрии цикла колебаний, их частотой и амплитудой, дополнительно сообщаются инструменту в процессе токарной обработки с целью дробления стружки. Определены условия устойчивого стружкодробления и получения оптимальных размеров элементов стружки. С целью уменьшения негативного влияния амплитуды колебаний на процесс резания и качество обработанных поверхностей обработку следует проводить с минимальной ее величиной. В этом случае обеспечивается определенное отношение частоты колебаний инструмента к частоте вращения заготовки. Получена формула для расчета этого отношения, учитывающая предполагаемую длину элементов стружки и коэффициент асимметрии цикла колебаний. Установлено влияние коэффициента асимметрии цикла колебаний инструмента на шероховатость обработанных поверхностей и износ режущего инструмента. По результатам обработки деталей из сталей 45 и ШХ15 получены математические зависимости шероховатости обработанных поверхностей от режимов резания и коэффициента асимметрии цикла колебаний инструмента. Из всех режимов резания наиболее значимое влияние на величину шероховатости оказывает подача инструмента, с увеличением которой растет и шероховатость. Снижению шероховатости поверхности способствует уменьшение коэффициента асимметрии цикла колебаний. Однако при этом износ режущего инструмента происходит более интенсивно. Для уменьшения износа коэффициент асимметрии цикла колебаний режущего инструмента следует увеличивать, поэтому выбор этого коэффициента основывается на параметрах шероховатости поверхности, которые необходимо получить после обработки, и интенсивности износа инструмента.
Ключевые слова
Проведен анализ основных конструкционных параметров, определяющих степень интенсивности формирования капель на стадии генерации плазменного потока. Рассмотрены наиболее широко используемые конструкции водоохлаждаемых расходуемых катодов. В качестве материала катодов брали Ti или сплавы Ti-Si, Fe-Cr. Для определения зависимости величины предельно допустимого тока дугового разряда от высоты катода были приняты следующие расчетные данные: средний заряд иона Z i для титановой плазмы +1,6, для плазмы «титан - кремний» +1,2;заряд электрона 1,6022 10-19 Кл; скорость движения иона v i = 2 104 м/с; эффективный вольтовый эквива-лент энергии теплового потока, отводимого в катод, U к = 12 В; температура эродирующей поверхности катода Т п = 550 К; температура охлаждаемой поверхности катода Т о = 350 К. Расчет проводили для разных значений высот катода h к (от 0,02 до 0,05 м). Диаметр катода-мишени для большинства технологических плазменных устройств равен 0,08 м, следовательно, площадь эродирующей поверхности S = 0,005 м2. Теоретически обоснован выбор толщины расходуемой части катода-мишени вакуумного электродугового источника плазмы, при которой в процессе дугового испарения материала катода обеспечивается образование минимального количества капельной фазы в плазменном потоке. Показано, что при толщине расходуемой части катода h к, равной 0,05 м, величина предельно допустимого тока дугового разряда практически равна значению минимального тока устойчивого горения дуги. При малых h к ток допустимого разряда может быть значительным и обеспечивать высокую производительность процесса нанесения покрытий при образовании относительно низкого количества капельной фазы в покрытии.
Ключевые слова
Получены результаты экспериментальных исследований по определению силы давления струи рабочей жидкости на плоские поверхности заготовок-препятствий различной формы, позволяющие эффективно реализовать целый ряд технологических процессов, напрямую зависящих от качества очистки поверхностей от коррозии. Разработана принципиальная схема динамометра для измерения силы воздействия F на обрабатываемую заготовку-препятствие с диапазоном измерения от 0 до 50 Н и погрешностью 2 % от максимальной величины измеренной нагрузки. Для сравнительного анализа при измерении силы F предложены две схемы течения струи после взаимодействия ее с заготовкой-препятствием: радиальное растекание жидкости под углом β = 90 и реверсивно-струйное течение за счет разворота струи на угол β = 180 после ее взаимодействия с плоской поверхностью заготовки-препятствия. Установлена методика регистрации силы F на плоские заготовки-препятствия различной формы. Для обеих схем нагружения (β = 90 и 180) в качестве переменных параметров принимали давление на входе в сопло р вх,i и расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности заготовки-препятствия L i. По результатам исследований установлено, что использование реверсивно-струйного течения жидкости с диапазоном давлений р вх = 3,5-10,0 МПа и расстояний L = 8-30 мм обеспечивает наибольшее силовое воздействие на плоскую поверхность заготовки-препятствия. При этом максимальная сила воздействия (независимо от давления на входе р вх и расстояния от сопла до обрабатываемой поверхности L ) отмечается при коэффициентах обжатия струи λ = 0,063 и объясняется оптимальным соотношением диаметра полости D 0 и диаметра струи d cтр. Полученные результаты позволяют, принимая в качестве критерия коэффициент обжатия струи λ, корректно подобрать насосное оборудование и эффективно осуществлять технологию очистки плоских поверхностей от коррозии.
Ключевые слова
Дорожный транспорт, на долю которого приходится от 2/3 до 3/4 всего объема транспортного обслуживания, представляет собой большую и сложную социально-производственную систему, в которую на правах подсистем входят дороги, транспортные средства, организация движения, правоохрана, подготовка кадров, обслуживание движения и др. Качество дорожного движения можно количественно оценить по величине потерь, под которыми понимают социально-экономическую стоимость необязательных (невынужденных) издержек процесса дорожного движения. Дорожное движение содержит аварийную, экологическую, экономическую и социальную угрозы. Для участников движения из всех угроз наиважнейшая - аварийность, поскольку она непосредственно касается их жизни, здоровья и благополучия, поэтому борьба с аварийностью имеет большую социальную значимость и является делом государственной важности. В связи с этим резко возросла роль организации дорожного движения в повышении его качества, включая и безопасность, в том числе в очагах аварийности. Разработаны методологические принципы повышения качества дорожного движения, к которым относятся: максимизация опасности при выборе объекта исследования, минимизация суммарных потерь при оценке качества и выборе решений по повышению безопасности дорожного движения, сбалансированный учет аварийных и экологических потерь при выборе решений по повышению безопасности движения в неясных ситуациях, минимизация суммарной стоимости функционирования объекта при выборе мероприятий по повышению безопасности дорожного движения, обязательная оперативная контрольная оценка аварийности на основе метода конфликтных ситуаций в процессе внедрения мероприятий по повышению безопасности дорожного движения. Такие подходы будут способствовать повышению качества принимаемых решений в области организации дорожного движения.
Ключевые слова
Разработана методика определения оптимальных наладочных параметров технологического оборудования, обеспечивающих заданную точность детали на предварительной стадии обработки в условиях свободного притирания. Показана схема разбиения поверхности линзы на элементарные площадки, в центре которых выбираются так называемые опорные точки и рассчитываются пути их трения, прямо пропорционально связанные с интенсивностью съема припуска с заготовки в условиях обработки по методу свободного притирания. Предложена методика определения диапазона изменения длины штриха колебательных движений инструмента и получены аналитические выражения для расчета этого диапазона в каждом конкретном случае. Выполнен расчет путей трения в опорных точках диаметрального сечения линзы для различных комбинаций таких наладочных параметров технологического оборудования для одновременной обработки линз, как длина штриха колебательного движения инструмента, частота вращения линзы и входного звена исполнительного механизма станка, диаметр инструмента и отношение частоты его вращения к частоте вращения линзы.Показано, что если управление процессом формообразования проводить посредством регулирования частот вращения линзы и входного звена исполнительного механизма станка, то при их одинаковых значениях получается неприемлемая точность обработанной поверхности, а наивысшей точности обработанной поверхности можно достичь при регулировании величины отношения частот вращения инструмента и линзы в комбинации с изменением диаметра инструмента. Проведены экспериментальные исследования процесса шлифования выпуклой поверхности линзы, которые коррелируют с теоретическими расчетами. Метод исследования - математическое моделирование рабочей зоны технологического оборудования для обработки высокоточных сферических поверхностей в условиях свободного притирания.
Ключевые слова
Рассмотрены существующие показатели качества транспортных услуг. Предложены оценочные показатели качества функционирования транспортного комплекса. Сделан акцент на взаимодействии и координации работы видов транспорта как высшем уровне качественного функционирования транспортных комплексов. Координация работы видов транспорта рассматривается как внедрение современных систем управления, информатики и связи с использованием спутниковых навигационно-информационных систем. Рассмотрена возможность создания в Министерстве транспорта России современной автоматизированной системы управления транспортным комплексом, обеспечивающей эффективную организацию стандартизированного информационного обмена между участниками транспортного комплекса. Даны эффективные решения транспортных проблем, приводящие к планируемым улучшениям целевых показателей при наименьших затратах. Отдельно отмечено воздействие на функционирование транспортного комплекса страны вопросов развития транспортных систем крупных городов. Рассмотрены концептуальные моменты проектирования и реализации системы интеллектуального управления и создания комплексных условий, обеспечивающих максимально эффективное управление транспортом на территории города. Основная цель модернизации транспортной инфраструктуры по видам транспорта заключается в создании современных эффективных транспортных средств и оборудования для технического оснащения системы объектов, входящих в транспортную инфраструктуру. Стратегия модернизации должна определяться государственной политикой в области любого транспорта в соответствии с международными тенденциями развития транспортной промышленности и транспортного строительства. При этом транспортная инфраструктура - первейший потребитель инновационных наукоемких технологий, определяющих научно-технический прогресс и конкурентоспособность отечественной экономики.
Ключевые слова
В настоящее время ведутся работы по созданию тракторов (как колесных, так и гусеничных) с электромеханической трансмиссией. От вида механической характеристики тягового электродвигателя трактора, оборудованного электромеханической трансмиссией, зависит диапазон изменения передаточного отношения трансмиссии при помощи тягового электродвигателя: если диапазон достаточно большой, то можно свести к минимуму число передач в коробке передач трактора или вообще ее не использовать. Тип применяемого тягового электродвигателя и способ регулирования им определяют вид механической характеристики (семейства характеристик) тягового электродвигателя. В статье рассматривается тяговый асинхронный электродвигатель с частотным управлением. При частотном управлении регулировать обороты электродвигателя можно совместным изменением напряжения и его частоты. Существуют различные законы совместного изменения напряжения и частоты (законы регулирования). Выбор закона регулирования влияет на вид механической характеристики тягового электродвигателя. Применение какого-либо закона может быть допустимо лишь для определенного диапазона частоты напряжения, при выходе за который могут быть превышены какие-либо параметры (например, допустимое напряжение в обмотке статора электродвигателя). Для тягового электродвигателя трактора необходимо обеспечить требуемый момент в широких пределах. При этом потери в электродвигателе должны быть минимальными. Потери в роторе тягового асинхронного электродвигателя прямо пропорциональны его скольжению, а наилучшие тягово-динамические свойства мобильной машины будут при сохранении скольжения постоянными. По этим причинам выбор законов регулирования произведен для работы тягового асинхронного электродвигателя при номинальном скольжении, а механическая характеристика при номинальном скольжении условно названа номинальной характеристикой. Проанализированы возможные законы совместного применения напряжения и его частоты и границы их применения. Подобрана комбинация законов для регулирования тягового асинхронного электродвигателя, обеспечивающая наиболее широкий диапазон его работы с высоким значением момента при номинальном скольжении с учетом ограничений по применению каждого из использованных законов регулирования. Для тягового асинхронного электродвигателя, регулируемого по предложенному закону, построено семейство механических характеристик: при номинальном скольжении, при критическом скольжении, при изменяющемся скольжении и без изменения напряжения и частоты.
Ключевые слова
Принимаемые усилия по повышению безопасности дорожного движения направлены на ужесточение мер за нарушение правил дорожного движения, но без внимания остается факт невозможности обеспечения безопасного движения из-за несоответствия дорог современным требованиям безопасности. Поэтому снижение уровня аварийности связано с изменением подходов к проектированию, строительству и содержанию дорог. Сегодня, когда автомобилей стало очень много и с каждым годом их все больше, профессионализм водителей приобретает решающее значение. При этом он проявляется не столько при движении в плохих дорожных условиях, как это было раньше, сколько при движении в условиях больших нагрузок и повышенного маневрирования, где особую роль приобретает умение прогнозировать ситуацию, «читать дорогу». Не менее важную роль играет моральный климат на дорогах, который почти целиком зависит от водителя. Приведен анализ статистических данных ГАИ г. Гомеля по распределению числа аварий и пострадавших в дорожно-транспортных происшествиях в зависимости от времени суток и месяца, условий освещенности, погодных условий, возрастного и полового факторов, видов нарушений. Показаны ситуации дорожного поведения, мотивации водителей и участников дорожного движения и подготовки водителей с точки зрения влияния на дорожно-транспортную аварийность. Рассмотрен «человеческий» фактор, наиболее часто способствующий возникновению аварий. Дана оценка такому фактору, как скорость движения транспортных средств, который влияет на аварийность и тяжесть ее последствий.
Ключевые слова
Рассмотрена проблема введения в практику фундаментостроения понятия и закономерностей «эффекта обжатия внецентренно нагружаемого рельса полушпалами L -образного сечения» на примере ленточного трамвайного пути, преимущества которому обеспечивают сдвоенные внецентренно нагружаемые фундаменты - полушпалы. Полушпала L -образного сечения - это рычаг L -образной формы, преобразующий в горизонтальные вертикальную нагрузку и сжимаемость основания. Для создания положительного эффекта использовали свойства двух полушпал, сдвоенных, навстречу ориентированных, внецентренно нагружаемых. Обжатие создает горизонтальная сила, которая проявляется как составляющая вертикальной нагрузки на перемещениях, функционально зависящих от сжимаемости основания. Эти зависимости показывают, что прочностные и деформационные свойства грунтового основания вертикального направления используются для создания горизонтальных свойств вертикального плеча полушпалы. Изучена механика эффекта обжатия нагружаемого рельса полушпалами L- образного сечения. Установлено, что эффект обжатия рельса - это результат сжатия в двух взаимно перпендикулярных направлениях (обжатие) нагрузкой от колеса рельса с прокладками, если расположить их внутри шпалы-механизма на упругом основании.Методика расчета параметров эффекта обжатия рельса является инструментом для решения прикладных задач ленточных трамвайных путей. Результаты предлагаемого расчета эффекта обжатия рельса в упругой постановке задачи и при не измененных размерах сечения рельсовой нити и введении поправочных коэффициентов соотношения с новыми исходными данными по нагрузке рекомендуются к практическому применению как достоверные значения. Выявлена пропорциональная зависимость эффекта обжатия рельса по прочности от величины равнодействующей реактивного давления, разности эксцентриситетов этой равнодействующей и нагрузки и обратно пропорциональной зависимости от расстояния по вертикали между вектором силы обжатия и положением связи сдвоенных фундаментов. Сила обжатия рельса увеличится, если уменьшить высоту фундаментов при неизменных ширине и давлении на основание или если увеличить ординату расположения связи между ними при неизменной высоте фундамента.