Машинобудування

Підписатися на Машинобудування потік

ISSN 2522-4255 (Online), ISSN 2521-1943 (Print)

Метою міжнародного науково-технічного журналу «Mechanics and Advanced Technologies » є ознайомлення науковців усього світу з новітніми досягненнями в галузі машинобудування, результатами наукових досліджень та вдосконаленими методами розрахунку і проектування елементів машинобудівних конструкцій. Ми працюємо для вчених та науково-технічних фахівців у галузі машинобудування

Міжнародний науково-технічний журнал «Mechanics and Advanced Technologies» являється правонаступником збірника "Вісник національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Серія машинобудування" (ISSN 2305-9001, e-ISSN 2409-5966), який припинив своє існування

Адреса URL: http://journal.mmi.kpi.ua/
Оновлено: 14 хв 28 сек тому

RESEARCH OF ENERGETIC BALANCE OF THE HYDRAULIC SYSTEM WITH FIXED DISPLACEMENT PUMP AND PRESSURE RELIEF VALVE

Втр, 11/07/2017 - 00:00

It was analyzed the basic schematics implementing energy level of industrial hydraulic systems. It was considered the structure and composition of the hardware system of fixed displacement pump and pressure relief valve with manual control. It was carried out a study of the energy balance of the hydraulic system of fixed displacement pump and pressure relief valve at 5 possible positions opening cross-section of adjustable throttle valve. For each of the provisions specified size and power consumption efficiency, as well as the value of energy loss of the hydraulic system. It is established distribution of energy losses between the actuator, pump, throttle valve and pressure relief valve under different operating conditions selected hydraulic system. The change in energy efficiency and the efficiency of the hydraulic system was determined under different operating conditions. Graphs change energy balance was built throughout the range of adjustment of the hydraulic system of fixed displacement pump and pressure relief valve.

Виробництво електроенергії у світі та Україні: стан на сьогодні і розвиток в майбутньому

Птн, 11/03/2017 - 00:00
Виробництво електроенергії є ключовим фактором розвитку промисловості, сільського господарства, технологій і рівня життя. Також, розвинена і потужна енергетика з різними джерелами енергії дуже важлива для незалежності країни. В цілому, електрику може бути отримано з: 1) невідновлюваних джерел енергії, таких як вугілля; природний газ; нафту; і атомна енергія; і 2) поновлюваних джерел енергії, таких як гідроенергетика; біомаса; вітряна, геотермальна, і сонячна енергії; і енергія припливів і хвиль. Однак основними джерелами для виробництва електроенергії в світі є: 1) теплова енергія - переважно вугілля (~ 40%) і природний газ (~ 23%); 2) «потужні» гідроелектростанції (~ 17%); і 3) ядерна енергія (~ 11%). Для решти виробництва електроенергії використовується нафту (~ 4%) і поновлювані джерела, такі як біомаса, вітер, геотермальні і сонячні станції (~ 5%), які використовуються в окремих країнах. Крім того, джерела енергії, такі як вітер і сонце, і деякі інші (приливні і хвильові станції), є ненадійними постачальниками електроенергії через залежність від Матері-природи. І не можуть використовуватися окремо для промислового виробництва електроенергії. Ядерна енергетика в Україні є найважливішим джерелом виробництва електроенергії в країні. В даний час українські атомні електростанції (АЕС) виробляють близько 45,5% всієї електроенергії, за якими слідують теплові станції (~ 47,6%) (вугільні 38% і газові 9,6%), а інша частина - поновлювані джерела, в основному гідроелектростанції 5,9%. Атомна енергетика базується на чотирьох АЕС (15 реакторів з водою під тиском (PWR), включаючи найбільшу в Європі - Запорізьку АЕС із загальною встановленою потужністю близько 6 000 МВт). Два з цих 15 реакторів були побудовані і введені в експлуатацію в 70-і роки, десять в 80-е, один в 90-і роки і тільки два в 2004 році. Тому на основі аналізу світових енергетичних реакторів з точки зору їх максимальної річної експлуатації (в даний час найстаріші реактори віком в 47 років) було зроблено кілька прогнозів для майбутнього атомної енергетики в світі та в Україні. На жаль, всі ці прогнози досить песимістичні. Існує ймовірність того, що близько 2030-2040 рр. переважна більшість світових реакторів і українських реакторів будуть закриті, і, зокрема, Україна може залишитися без основного і життєво важливого джерела вироблення електроенергії.

ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РОЗПИЛЮВАЧА РІДИНИ

Птн, 11/03/2017 - 00:00
Розглянуті питання створення ультразвукових резонансних систем для реалізації способу ультразвукового розпилення в тонкому шарі. Детально розглянута фізична модель такого способу розпилення та показані можливості збільшення продуктивності подібних розпилювачів при збереженні високої якості аерозолю, що отримується. Запропонована методика розрахунку геометричних розмірів акустичної резонансної системи ультразвукового розпилювача з трубчастим вібратором. Наведені результати моделювання та експериментального дослідження ультразвукового розпилювача, які підтверджують достатню для інженерних розрахунків точність запропонованої методики. Показаний шлях подальшого можливого підвищення продуктивності ультразвукового розпилювача з трубчастим вібратором, що збуджується на основній радіальній моді коливань.

Модель оптимізації освітнього процесу для розвитку індивідуальної креативності шляхом розширення модального досвіду осіб що навчаються

Пон, 10/30/2017 - 00:00
В статті розглянута модель оптимізації освітнього процесу щодо часового ресурсу для розвитку креативності у процесі засвоєння навчальних дисциплін особами, що навчаються. Розвиток креативності передбачається завдяки розширенню психофізіологічного базиса особи, яка навчається, тобто завдяки максимальній різноманітності модальності навчальних сигналів. Задача оптимізації розв’язана у загальному випадку при побудові моделі на основі інформаційних станів у відповідності з принципами синергії форм інформаційного забезпечення освітнього процесу і оптимального балансу часового ресурсу та мінімально необхідного для значного підвищення рівня розвитку креативності осіб, що навчаються. Розв’язок оптимізації дозволяє оцінити різноманітність модальності навчальних сигналів навчально-методичного забезпечення, їх повноту в рамках навчального модуля, знайти варіанти використання часового ресурсу під час використання різних форм і методів педагогічного впливу у навчальному процесі.

Розробка процедури вибору способу розділення заліза за допомогою складних критеріїв руйнування матеріалів

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Виконано кластерний аналіз критеріїв руйнування матеріалів. Найбільш інформативним серед традиційних критеріїв є границя текучості, серед комплексних – «масштаб». При цьому комплексні критерії: критерій розповсюдження тріщин і критерій крихкості є базовими інформативними ознаками, при додаванні до яких будь-якого з решти комплексних критеріїв (критерій зародження тріщин або «масштаб»), вони утворюють найбільш інформативну множину мінімальної потужності, що забезпечують із заданою достовірністю класифікацію матеріалів щодо їх чутливості до розділення. З урахуванням отриманих результатів розроблено рекомендації щодо вибору способу поділу сортового прокату. Величина граничної пластичності прокату, визначається за оригінальною методикою і також являє собою показник, придатний для ранжування матеріалу прокату по здатності до руйнування.

Характеристики дросельних елементів гідравлічного демпфера з врахуванням експлуатаційних змін температури робочої рідини

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Роботу присвячено експериментальному дослідженню характеристик дросельних елементів гідравлічного демпфера. Досліджено дроселі, які утворено функціональними зазорами між поршнем та циліндром і поршнем та штоком, а також дроселі поршневого та донного клапанно-дросельних вузлів. На основі експериментальних даних розраховано і представлено залежності коефіцієнта витрати від чисел Рейнодльдса для різних в’язкостей робочих рідин. Дані представлені для діапазону змін температури робочої рідини 13,5…60,1 ºС. Використання наведених характеристик для проектних розрахунків дозволяє більш точно визначати зусилля опору демпферів. Розроблені рекомендації дозволяють зменшити вплив температури на характеристики демпфера.

Визначення динамічних характеристик багатошарових вуглепластикових пластин конструкції сканера високої здатності

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Представлені результати порівняльного аналізу чисельного визначення динамічних характеристик багатошарових вуглепластикових пластин конструкції сканера космічного апарату за різними типами скінченно-елементних апроксимацій фізико-механічних властивостей композитного матеріалу. Використовуючи топологічну структуру будови армуючих шарів матеріалу в площині пакета пластин, експериментальні дані для пружних і масових характеристик однорідних вуглепластикових волокон, визначені еквівалентні конструктивно-ортотропні жорсткістні і пружні характеристики матеріалу композитних пластин.

Модернізація вакуумного захвату мобільного крокуючого робота

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Запропоновано принципово новий захват мобільного крокуючого робота довільної орієнтації, що дозволяє суттєво підвищити надійність утримання мобільного робота на поверхні переміщення за рахунок застосування пристрою зворотного зв’язку в системі керування під час моніторингу топології поверхні переміщення. Надано опис технічного рішення захвату з підсистемою зворотного зв’язку та рішення задачі знаходження квазіоптимальних співвідношень конструктивних параметрів захвату робота. Здобутком вирішення означених задач є автоматична компенсація падіння глибини вакууму під захватом в наслідок можливого підтоку повітря в присос захвату при зміні топології поверхні переміщення. В сукупності отримані результати забезпечують гарантоване втримання робота на поверхні переміщення будь якої орієнтації, в тому числі й мобільних роботів вертикального переміщення.

Гаряче штампування порожнистих виробів із високоміцного алюмінієвого сплаву з заданим пропрацюванням структури металу пластичною деформацією

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Методом скінченних елементів проведено дослідження і встановлені параметри технології гарячого штампування порожнистого виробу зі сплаву В93пч із заданим пропрацюванням структури металу пластичною деформацією для забезпечення механічних властивостей в стінці виробу після термообробки. Розрахунковим шляхом визначені форма і розміри вихідної заготовки, температура підігріву деформуючого інструменту, зусилля штампування, зусилля виштовхування виробу з матриці, питомі зусилля на деформуючому інструменті, зміна температури металу при формоутворенні виробу, напружено-деформований стан в здеформованому металі, кінцеві форма і розміри виробу. За результатами моделювання спроектований і виготовлений штамп для гарячого штампування і проведені експериментальні дослідження на гідравлічному пресі. Виконано випробування на розтягнення стандартних зразків, які вирізані з стінки виробу після проведеної термообробки. Визначені умовна межа текучості, межа міцності, відносне подовження і твердість. Дані випробувань відповідають вимогам за механічними властивостями здеформованого металу в стінці виробу.

Чисельне моделювання процесу холодного об'ємного штампування в закритих матрицях для усунення дефектоутворення при формозміні

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Важливими елементами точної об'ємного штампування в промисловості є підвищення якості продукції та зниження вартості продукту. Штампування в закритих матрицях є одним з методів точної об'ємного штампування. У цій статті розглядається процес холодного об'ємного штампування в закритих матрицях з використанням кінематичного механізму для створення прецизійних деталей. Метод чисельного моделювання, з використанням методу жорстко-пластичних скінченних елементів (МСЕ), на основі програмного забезпечення QForm 2D, був застосований для дослідження такого дефекту як зажим. На основі моделювання скінченних елементів, сформовані характеристики, такі як деформації (викривлення ділильної сітки), розподіл інтенсивності деформацій і напружень на декількох етапах процесу при односторонній і двосторонній подачах з різними параметрами процесу для усунення дефекту у вигляді зажиму в процесі холодного об'ємного штампування. На основі методу чисельного моделювання побудовані графіки залежності швидкості нижньої матриці при різних геометричних співвідношеннях параметрів процесу.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ БАГАТОКРАТНОЇ ЛАЗЕРНОЇ ОБРОБКИ НА СТРУКТУРУ ТА ВЛАСТИВОСТІ ЗІСТАРЕНОГО ДУРАЛЮМІНУ

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Наведено результати експериментальних досліджень впливу енергетичних параметрів лазерної багатократної обробки сплаву АА2024 – Т4  на його структуру та мікротвердість. Мета роботи - визначити діапазон енергетичних параметрі лазерної обробки,  в якому мікротвердість зони термічного впливу залишається у межах % відносно вихідного значення. Лазерна обробка проводилась на технологічному комплексі «ROFIN DY 044» на основі Nd:YAG лазера з діодним накачуванням Встановлено, що величини критичних значень погонної енергії лазерного випромінювання залежать від кількості проходів та при великих їх  величинах не повинні перевищувати значень Е=60Дж/мм. Показано, що зменшення мікротвердості при обробці при Е>60Дж/мм обумовлено збільшенням середньої температури заготовки, що приводило до розчинення фази, що зміцнювала. Запропонована технологія лазерної обробки, яка виключає ефект знеміцнення сплаву.   Виявлена велика протяжність зони зі значними залишковими напруженнями при обробці з малою кількістю проходів. Отримані в роботі результати можуть бути використані при    лазерному формоутворенні просторових конструкцій з зістарених листових сплавів

Аналіз формозміни та деформованого стану пустотілої ступінчастої поковки в процесі розкочування

Пон, 10/30/2017 - 00:00
У роботі проведено теоретичний аналіз формоутворення обичайки східчастої форми. Для отримання поковки використовується східчаста заготовка. В результаті проведеної роботи отримана закономірність зміни конусності від відносного зовнішнього діаметра бурта заготовки. Встановлено, що зі збільшенням діаметра бурта зміна конусності готової поковки приймає параболічний вид, за рахунок того, що спочатку зменшується, потім збільшується. Виявлено, що змінюючи діаметр бурта можна регулювати форму готової поковки. Також в результаті проведеної роботи проаналізовано деформований стан поковки під час кування. Встановлено, що зі сторони бурта виникають більші деформації, що можна пояснити куванням бурта на початкоій стадіі розкочування, через що бурт має більшу ступінь продеформованності. Наведена орієнтовна послідовність кування обичайки з фланцем з пустотілого злитка.

Вплив охолодження до 213 К на міцність рейкової сталі

Пон, 10/30/2017 - 00:00
В статті представлені результати експериментального дослідження впливу охолодження до 213 К на механічні характеристики рейкової сталі перлітного класу після її тривалого напрацювання в залізничній колії. Встановлено, що підчас безперервної довготривалої експлуатації рейок в колії механічні властивості рейкової сталі зазнають значних змін. Так при охолодженні до 213 К матеріалу рейки після експлуатації значення характеристик статичної міцності сталі знижуються нижче мінімального значення встановленого відповідними нормативними документами. На основі отриманих експериментальних даних виконано розрахунок допустимих напружень для матеріалу рейки після експлуатації в колії для різних температур і показано необхідність врахування зміни в процесі експлуатації значень характеристик міцності рейкової сталі при проведенні розрахунків на міцність залізничних рейкових колій. Виявленні значні зміни значень характеристик статичної міцності та розрахункових допустимих напружень рейкової сталі при знижених температурах можуть призвести до втрати несучої здатності рейок. Отримані результати підтверджують необхідність в проведенні розширених експериментальних досліджень впливу експлуатаційних факторів на механічні характеристики рейкової сталі.

Ефективна концепція регресивного аналізу

Пон, 10/30/2017 - 00:00
Досліджено ефективну концепцію регресійного аналізу при моделюванні складних систем і процесів. Метою даної роботи є використання методу формалізованого отримання структури багатофакторної регресійної моделі і стійкого оцінювання її коефіцієнтів для побудови високоточних статистичних моделей характеристик процесу тертя ?тертьової пари поршень-циліндр в двигунах внутрішнього згоряння. Передбачається, що структура моделі досліднику не відома. Апроксимація первинних даних здійснюється з використанням поліноміальних математичних моделей. Як теоретична основа коректного статистичного моделювання використовується поняття повного факторного експерименту. При неможливості проведення повного факторного експерименту рекомендовано використовувати багатофакторні регулярні плани і плани на основі ЛПτ рівномірно розподілених послідовностей. Запропоновано розширену концепцію ортогональності одержуваної моделі: план експерименту, структура моделі та структурні елементи моделі ортогональні один до одного. Ортогональна структура багатофакторної статистичної моделі дозволяє отримати статистично незалежні оцінки коефіцієнтів модельованої функції. Така структура може бути визначена однозначно зі статистично значущими коефіцієнтами. Нормування ортогональних ефектів дозволяє отримати максимально стійку структуру моделі і, отже, її коефіцієнтів. Розв'язувана задача буде коректно поставленою. Розглянутий метод формалізованого отримання структури багатофакторної статистичної моделі і стійкого оцінювання її коефіцієнтів використано для побудови статистичних моделей триботехнічних характеристик тертя пари поршень-циліндр двигуна внутрішнього згоряння. Отримано три моделі, що характеризуються хорошими параметрами якості: адекватністю, інформативністю, статистичною ефективністю, стійкістю. У структурі моделей фактори представлені ортогональними нормованими контрастами. Використання моделей дозволяє провести аналіз механізмів явищ, що відбуваються, і визначити оптимальні умови роботи пари поршень-циліндр в двигунах внутрішнього згоряння. Результати використання розширеної концепції ортогональності при побудові моделей характеристик тертя пари поршень-циліндр підтвердили перспективність застосування розглянутого підходу, його ефективність і доцільність при побудові регресійних статистичних моделей складних систем і процесів.

Аналіз методів визначення констант пружності однонаправленого шару композиційних матеріалів

Пон, 10/30/2017 - 00:00

Розглянуто аналітичні методи визначення констант пружності однонаправленних композиційних матеріалів, таких як правило суміші, моделі коаксіальних циліндрів, модель Кільчинського та Ваніна. Основні припущення, які приймаються в розрахунках, зводяться до того, що волокна і матриця - ізотропні пружні матеріали, які при навантаженні композиції деформуються спільно, що забезпечується наявністю між ними жорсткого зв'язку. Представлено розрахунки пружних характеристик і виконано порівняльний аналіз обраних підходів на прикладі шаруватих композиційних матеріалів. Зроблено рекомендації щодо доцільності застосування розглянутих методів.

Пошкоджуваність конструкційних матеріалів в умовах малоциклового наванаження

Чтв, 10/26/2017 - 00:00
У роботі наведено результати експериментальних досліджень процесу накопичення пошкоджень в конструкційних матеріалах на прикладі сплаву Д16Т та сталі 15ХСНД при симетричному знакозмінному мало цикловому навантаженні. Параметр пошкодження у першому наближенні був прийнятий у вигляді скаляра та визначався шляхом аналізу деградації модуля пружності матеріалу у процесі його пружно-пастичного деформування. На основі проведених експериментів були отримані криві накопичення пошкоджень для різних ампітуд навантаження досліджуваних матеріалів та визначено параметр заліковування для заданого режима навантаження. Експериментально встановлена нелінійність процесу накопичення пошкоджень при циклічному навантаженні. Запропоновано розглядати експериментальну криву пошкоджуваності з точки зору поділу її на три характерні ділянки. Визначено аналітичні залежності для розрахунку граничної та початкової величини параметра пошкоджуваності. Вказані залежності дають можливість наближено розрахувати кількість циклів до руйнування матеріалу. В результаті досліджень проведений порівняльний аналіз розрахункових та експериментальних значень циклів до руйнування для матеріалів Д16Т та 15ХСНД. Встановлено величини розрахункових похибок.