2015 год, №5

Содержание выпуска
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ САМОРЕЗА НА УСЛОВИЯ ЕГО ВКРУЧИВАНИЯ В ОБРАЗЦЫ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ВЫКРУЧИВАНИЯ ИЗ НИХ
КИСЕЛЕВ М.Г., ДРОЗДОВ А.В., МОНИЧ С.Г., БОГДАН П.С.
Стр. 3 — 9
Дана экспериментальная оценка влияния электроконтактной обработки поверхности стального самореза на условия его вкручивания в образцы из различных материалов и выкручивания из них. Изложены основные положения методики проведения исследований, включая описание технологической схемы электроконтактной обработки поверхности саморезов и примененных в ходе выполнения экспериментов образцов, а также аппаратно-измерительных средств, с помощью которых осуществляли фиксирование крутящего момента, приложенного к саморезу при его вкручивании в материал образца и выкручивании из него. Установлено, что в результате электроконтактной обработки на поверхности самореза формируются лунки (углубления), имеющие по краям наплывы застывшего металла, которые придают ей режущую способность и оказывают тем самым влияние на условия ее взаимодействия с поверхностью образца в процессе вкручивания в него самореза и выкручивания из него.‌‌ Приведены результаты экспериментальных исследований, отражающие влияние электроконтактной обработки поверхности самореза на процесс его вкручивания в образцы из различных материалов и выкручивания из них. В частности, установлено, что при вкручивании самореза с модифицированной поверхностью величина прикладываемого к нему крутящего момента при вкручивании в образец оказывается меньше, чем у самореза в исходном состоянии его поверхности, а при выкручивании из него, наоборот, она больше. При этом с повышением твердости материала образца разность между указанными значениями крутящего момента возрастает.
АНАЛИЗ РЕЗОНАНСНОГО ПОВЕДЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ КРУПНОГАБАРИТНОГО СТАНКА ТИПА «ПОДВИЖНАЯ СТОЙКА»
ВАСИЛЕВИЧ Ю.В., ДОВНАР С.С.
Стр. 10 — 17
Выполнен МКЭ-анализ динамики несущей системы уникального по высоте станка. Это единичный станок типа Travelling column с высокой подвижной стойкой, по которой вертикально может перемещаться суппорт с горизонтальным ползуном. В рабочем торце ползуна телескопически смонтированы фрезерный и расточной шпиндельные узлы. МКЭ-анализ станка производили в связи с его реновацией. Оценивали резонансы станка, отклики на силы резания, статическую и динамическую жесткость на шпинделях. Несущая система станка является субтильной, тяжелой и сложносоставной. Это цепочка из салазок, стойки, суппорта, ползуна, шпиндельных узлов, связанных гидростатическими направляющими. Исследовали влияние на жесткость такой цепочки варьирования ведущих параметров, при этом изменяли высоту подъема суппорта, материал стойки и жесткость продольного привода. Проведены статический, модальный и гармонический МКЭ-анализы. Построена амплитудно-частотная характеристика станка. Обнаружены два изгибных резонанса суппорта на стойке на низких частотах. Это ограничивает использование станка в дорезонансном и статическом диапазонах частот. Самый мощный резонанс был на частоте 27,8 Гц. Он заключается в крутильных колебаниях стойки вместе с суппортом и ползуном. На более высоких частотах 65-105 Гц выявлен диапазон изгибных резонансов ползуна. Между резонансными диапазонами найдены три интервала, пригодных для эксплуатации станка. Станок перспективно использовать в межрезонансном (32-65 Гц) и зарезонансном (более 105 Гц) интервалах. Показано, что в динамических интервалах жесткость на шпинделе на порядок выше, чем в статическом интервале. Субтильность станка может быть компенсирована переходом к высокоскоростной обработке.
РАЗВИТИЕ СИСТЕМ ПРИВОДОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ТЕХНИКИ
КОТЛОБАЙ А.Я., КОТЛОБАЙ А.А., ЮНУСОВ Ю.Ш., ТАМЕЛО В.Ф.
Стр. 18 — 26
Техника, стоящая на вооружении в частях инженерных войск, соответствует своему предназначению, и применение ее в современных условиях актуально. Поддержание работоспособного состояния инженерного оборудования, ранее выпускавшегося предприятиями в СССР, является сложной задачей из-за отсутствия запасных частей, производство которых прекращено. Одно из направлений поддержания боеспособности инженерной техники - модернизация систем приводов ее рабочего оборудования, предполагающая замену механических систем приводов рабочих органов гидравлическими объемными приводами, реализованными на современной элементной базе. Использование гидравлических агрегатов систем приводов, выпускаемых серийно, вместо механических, произведенных ранее малыми сериями, позволит снизить трудозатраты при техническом обслуживании и ремонте машин. В статье изложены некоторые возможности развития систем приводов рабочего оборудования инженерной техники на примере инженерной машины разграждения ИМР-2М и котлованных машин МДК-3 и МДК-2М. Применение гидравлического привода рабочих органов котлованных машин позволит отказаться от карданных валов, коробки скоростей, поворотного редуктора и предохранительной муфты. Гидравлический мотор привода фрезы и метателя устанавливается на редуктор рабочего органа. В рамках модернизации гидросистем котлованных машин для привода фрезы и метателя предложена насосная установка, состоящая из регулируемого насоса и системы автоматического поддержания параметров работы насоса. Развитие систем приводов рабочего оборудования инженерных машин по указанным направлениям позволит упростить систему приводов рабочих органов и обеспечить надежную эксплуатацию машины в частях инженерных войск.
ВЫБОР ОКСИДОВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
ОКОВИТЫЙ В.В.
Стр. 26 — 32
В статье проанализирован выбор оксидов и подробно описаны большинство оксидных систем, пригодных для стабилизации диоксида циркония при получении теплозащитных покрытий с максимальным количеством тетрагональной фазы. Методика исследования основана на проведении обзора аналитической информации по современному состоянию теплозащитных покрытий на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидами редкоземельных металлов. Основным методом, используемым для нанесения теплозащитных покрытий из диоксида циркония, является плазменное напыление. Положительные результаты получены также при электронно-лучевом и ионно-плазменном напылениях, магнетронном распылении. Тем не менее преимущественное распространение плазменного напыления теплозащитных покрытий сохраняется прежде всего вследствие его высокой производительности и универсальности, позволяющей наносить металлические и керамические материалы заданного химического и фазового состава. Отмечено, что качественные теплозащитные покрытия необходимо формировать из материалов с равномерным химическим и фазовым составом по сечению исходных порошков, максимальным количеством тетрагональной фазы и минимальным размером зерна фазовых включений, минимальным содержанием межкристаллитной влаги, со строго определенным размером и морфологией частиц исходного порошка. В качестве оксидов для стабилизации диоксида циркония при получении теплозащитных покрытий выбраны оксиды иттербия и церия, а также рассмотрена оксидная система диоксида циркония «оксид гафния - оксид иттрия», которая представляет собой структуру, похожую на диоксид циркония.
ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ И СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЮ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ
МОЙСЕЙЧИК А.Е., ВАСИЛЕВИЧ Ю.В.
Стр. 33 — 38
Целью настоящей статьи является установление зависимости между теплообразованием и сопротивлением деформированию конструкционной стали. На основании приведенных данных допустили, что при упругопластическом деформировании конструкционной стали теплообразование и повышение температуры поверхности изделия являются результатом физико-химического взаимодействия дислокаций и атомов примесей в полосах скольжения. Взаимозависимость теплообразования и упругопластического деформирования экспериментально подтверждена в серии экспериментов по растяжению пластин из низкоуглеродистой стали. В процессе деформирования интенсивность и скорость деформаций - основные факторы, определяющие локальный разогрев материала в очаге предразрушения, а температура напрямую влияет на скорость протекания диффузионных процессов и изменение физико-механических характеристик материала в зоне предразрушения. Согласно проведенным экспериментам, для низкоуглеродистой стали ВСт3сп при квазистатическом растяжении средняя температура разогрева зоны предразрушения составляет примерно 20-90 С. Приведены данные процесса деформации стальных пластин, свидетельствующие о том, что упругопластическое деформирование сопровождается деформационным теплообразованием, а зарождение трещины является термомеханическим процессом. Теплота образуется в полосах сдвига, направление которых соответствует наибольшим сдвигающим напряжениям. Температура поверхности в зоне зарождения трещины достигала в стадии долома 88 С.С использованием понятия «поверхностная энергия» и формулы Лапласа выведена формула Давиденкова - Спиридоновой, определяющая сопротивление деформированию растянутого круглого стального стержня в стадии образования шейки, показана ее зависимость от деформационного теплообразования.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАССАЖИРОПОТОКОВ В РЕГИОНАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГРАВИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
НУРМИНСКИЙ Е.А., ПУГАЧЕВ И.Н., ШАМРАЙ Н.Б., СЕДЮКЕВИЧ В.Н.
Стр. 39 — 45
Рассмотрена транспортная система одного из слабо освоенных регионов Восточной Сибири, для которого планируются инвестиции в развитие соответствующей инфраструктуры. Эффективное использование инвестируемых средств предполагает изучение имеющегося спроса на транспортные услуги в области пассажирских перевозок, результаты которого могут быть использованы в планировании развития дорожной сети и системы автобусного сообщения.В связи с отсутствием прямых данных об имеющемся спросе предпринята попытка его модельного описания с помощью модифицированных гравитационных моделей для определения объемов перемещения населения с использованием маршрутных автобусов и индивидуальных автомобилей между населенными пунктами. Всего в модели рассмотрено более 5000 корреспондирующих пар населенных пунктов для 86 населенных пунктов, где проживало свыше 80 % всего населения региона, из которых выделена потокообразующая часть в обьеме 60 %. Перевозки в корреспондирующих парах определяли на основе гравитационных моделей с различными функциями притяжения и методом Эрроусмита для удовлетворения транспортных балансов. Наиболее адекватные результаты получены с помощью экспоненциальной функции притяжения для индивидуальных автомобилей и степенной - для маршрутизируемого пассажирского автотранспорта, что вполне согласуется с предпочтением маршрутизируемого автотранспорта для дальних перевозок. Древовидная структура имеющейся дорожной сети позволила избежать рассмотрения альтернативных маршрутов при перемещении пассажиров и непосредственно рассчитать транспортные потоки на определенных участках. Сравнение полученных на этой основе транспортных потоков с имеющимися частичными данными наблюдений демонстрирует удовлетворительное совпадение на основном массиве эмпирических данных. Результаты расчетов показывают эффективность подобного подхода, а сами данные могут служить ориентиром для транспортного планирования.
МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ АВАРИЙНОСТИ ПО МЕТОДУ КОНФЛИКТНЫХ ЗОН В КОНФЛИКТЕ «ТРАНЗИТНЫЙ ТРАНСПОРТ - ПЕШЕХОД» НА ОСНОВЕ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ НА РЕГУЛИРУЕМОМ ПЕРЕКРЕСТКЕ
КАПСКИЙ Д.В., ПЕГИН П.А.
Стр. 46 — 52
Аварийность является самой значимой издержкой дорожного движения. Поэтому любое мероприятия по организации дорожного движения должно быть оценено по критерию минимизации аварийных потерь. Для создания способа определения аварийных потерь необходимо разработать методики стоимостной оценки аварий различной тяжести последствий и прогнозирования аварий (экономическая оценка) и тяжести их последствий (количественная оценка опасности). Выполнены исследования, которые позволяют разработать соответствующие модели прогнозирования аварийности еще на стадии принятия решений по организации дорожного движения для конфликта «транспорт - пешеход». Взаимодействие пешеходных и транзитных транспортных потоков характеризуется высокой степенью опасности. Для того чтобы снизить число аварий и тяжесть их последствий в рассматриваемом конфликте, необходимо еще на стадии проектирования объекта и разработки мероприятия оценить предлагаемые решения, т. е. спрогнозировать аварийность. Приведены исследования специфики взаимодействия транспортных и пешеходных потоков, а также анализ формирования пространственных конфликтных точек и создания конфликтных зон в исследуемом конфликте между транспортными средствами и пешеходами на регулируемых пешеходных переходах, расположенных в зоне перекрестков. Создана методика прогнозирования аварийности по методу конфликтных зон для различных режимов движения на перекрестках. Установлены зависимости приведенной (по тяжести последствий) аварийности от потенциальной опасности конфликтов в различных режимах движения и для разных условий конфликтного взаимодействия.
КЛАССИФИКАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ РАЗЛАГАЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ
КАРПУНИН И.И., КУЗЬМИЧ В.В., БАЛАБАНОВА Т.Ф.
Стр. 53 — 59
В результате проведенных исследований установлено, что морфологическая структура крахмальных гранул во многом определяет технологические особенности выделения крахмала из сырья, его модификацию, а также последующее использование. Морфологическая структура гранул крахмала главным образом зависит от вида растительного крахмалосодержащего сырья, из которого он был выделен. Большое влияние на форму и размеры гранул оказывает также сортовая принадлежность сырья. Линейные «легкие» цепи амилозы и «тяжелые» разветвленные цепи амилопектина образуют ультраструктуру крахмальных гранул. Рентгенографические исследования подтвердили, что крахмальные гранулы характеризуются наличием чередующихся аморфных и кристаллических областей. При этом ориентация полимеров путем вытяжки полученного целевого продукта влияет на его физико-механические показатели, которые возрастают в результате ориентации полимеров. Применительно к упаковке ориентация полимерных пленок может решать такие важнейшие задачи, как значительное повышение эксплуатационных свойств, создание термоусадочных пленочных материалов, улучшение качественных показателей утилизированной пленки. Результаты проведенных исследований полимеров свидетельствуют о том, что для повышения биологической разложимости уже утилизированной упаковки, изготовленной из полимеров, и физико-механических показателей необходимы изменения в технологии. Для этого следует в технологии получения пленок использовать вещества типа крахмала и другие, характеризующиеся большим наличием разветвленных цепей молекул и чередующихся аморфных и кристаллических областей. Это позволит получать прочную и быстро разлагающуюся микроорганизмами уже использованную упаковку.
ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ПРИГОРОДНОГО СООБЩЕНИЯ
ГРИГОРОВА Т.М.
Стр. 59 — 63
Рассмотрены вопросы, позволяющие решать задачу организации транспортного обслуживания жителей пригорода с учетом транспортной утомляемости пассажиров как одного из неосознанных критериев выбора способа передвижения. При улучшении процесса перевозки спрос на услугу возрастет. Спрос предопределяет предложение, а от соотношения спроса и предложения зависит ситуация на рынке. Проведен анализ подходов к оценке параметров транспортной системы перевозки пассажиров в пригородном сообщении с учетом влияния параметров транспортного процесса на уровень транспортной утомляемости пассажиров. Этот уровень оценивается через значение показателя активности регуляторных систем пассажира при выполнении каждого элемента процесса перемещения. Изменение показателя активности регуляторных систем пассажира при проезде стоя в салоне транспортного средства пригородного сообщения описано нелинейным регрессионным уравнением, в котором в качестве переменных выступают значение показателя активности регуляторных систем до начала проезда, возраст пассажира, время проезда, коэффициент использования вместимости транспортного средства и отношение стоимости нового автобуса к номинальной вместимости. Предложена модель изменения показателя оценки транспортной утомляемости пассажиров при проезде стоя в транспортном средстве, которая показала, что влияние показателя активности регуляторных систем пассажира до начала выполнения элемента движения является существенным, так как он описывает исходное состояние человека перед выполнением следующего элемента. Воздействие показателя активности регуляторных систем пассажира до начала выполнения элемента движения также существенно, поскольку влияет на состояние пассажира после выполнения предыдущих элементов движения. Влияние возраста на адаптивные свойства организма отрицательно. Время движения также оказывает негативное воздействие на показатель активности регуляторных систем. Определено, что больший уровень эргономичности транспортного средства способствует уменьшению усталости во время проезда.
МЕТОД РАСЧЕТА ПОЛЕЙ СМЕЩЕНИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ В СИСТЕМЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНЗОВИДНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ДВОЙНИКОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ В МАРТЕНСИТНОЙ ФАЗЕ МАГНИТНОГО СПЛАВА Ni2MnGa, ОБЛАДАЮЩЕГО СВОЙСТВОМ ЗАПОМИНАНИЯ ФОРМЫ
ШМАТОК Е.В., ОСТРИКОВ О.М.
Стр. 63 — 70
В настоящее время математическое моделирование особенностей напряженно-деформированного состояния является перспективным направлением научных исследований. В связи с этим целью данной работы стал расчет напряженно-деформированного состояния, обусловленного системой параллельных линзовидных остаточных механических двойников, возникающих при локальном деформировании поверхности мартенситной фазы монокристалла Ni2MnGa. Метод применяется с использованием принципа суперпозиции полей и в приближении непрерывного распределения двойникующих дислокаций на границах двойника в сплошной упругой среде. Получены графики распределения полей смещений и напряжений, на основании которых замечено, что конфигурация распределения компоненты смещений u y значительно отличается от смещений компонент u x и u z, имеющих подобное друг другу распределение смещений. Наибольшая величина смещений наблюдается у компоненты u y в области вершин двойников. Представлены результаты расчетов шести компонент тензора полей напряжений. Отмечено подобие характера распределения напряжений компонент xz и zz, однако численно компоненты отличны друг от друга примерно в два раза. Наибольшая величина возникающих напряжений в системе линзовидных двойников наблюдается у компонент xx, xz, yy, yz и сосредоточена главным образом у границ и вершин двойников. Общей чертой полученных компонент смещений и напряжений системы линзовидных двойников является симметричность относительно OY . Помимо этого, распределение напряжений у всех полученных компонент тензора главным образом локализовано на границахи у вершин двойников, где, как правило, сосредоточены наибольшие значения напряжений, способных оказывать существенное влияние на дислокационные и диффузионные процессы.
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ТЕСТ-ОБЪЕКТА КОЛЛИМАТОРА В СХЕМАХ КОНТРОЛЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ С МАТРИЧНЫМИ ФОТОПРИЕМНИКАМИ
СТАРОСОТНИКОВ Н.О., ФЁДОРЦЕВ Р.В.
Стр. 71 — 76
В статье рассматривается схема контроля при помощи коллиматора таких оптико-электронных приборов с матричными фотоприемниками, как автоколлиматоры, микроскопы, звездные датчики, различная съемочная аппаратура. На точность контроля оказывает влияние ряд факторов (дискретность структуры, шумы фотоприемника, согласованность размера тест-объекта коллиматора, размера пикселя фотоприемника и функции рассеяния точки оптических компонентов). Применительно к задачам контроля и юстировки оптико-электронных приборов рассмотрена схема, включающая два компонента: контролирующий (коллиматор) и контролируемый (телецентрическая система). Для определения влияния перечисленных факторов предложена математическая модель схемы контроля и описан вариант ее численной реализации. В результате моделирования подобрано оптимальное соотношение между параметрами компонентов оптической схемы контроля: функции рассеяния точки объектива коллиматора и телецентрической системы, размером тест-объекта коллиматора, размером пикселя фотоприемника. Определен размер тест-объекта коллиматора, который в рассматриваемой схеме будет давать меньшую погрешность измерений, вызванную дискретностью фотоприемника контролируемого прибора, а также среднеквадратическое отклонение определения энергетического центра тяжести тест-объекта, вызванное шумами фотоприемника. Для уменьшения влияния шумов предложено принять за нулевые значения сигнала, меньшие, чем удвоенный шаг дискретизации аналого-цифрового преобразователя.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБЪЕМОВ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПОТРЕБНОСТИ В ЭНЕРГОРЕСУРСАХ Часть 2
РОМАНЮК В.Н., МУСЛИНА Д.Б.
Стр. 77 — 86
Предлагаемая статья является продолжением работы, опубликованной в предыдущем номере журнала, и предназначена, как отмечалось, специалистам, занятым решением проблем эффективности легкой промышленности Беларуси как одной из отраслей, в большой степени формирующих состояние экономики республики, ее экспортный потенциал и социальный климат. Для сохранения и упрочения позиций отрасли на рынках чрезвычайно актуально снижение ее себестоимости. Производство натуральных, синтетических текстильных и трикотажных материалов и их последующая обработка неоправданно энергоемки. Фундаментальным решением задачи снижения себестоимости продукции является уменьшение ее энергетической составляющей, для чего необходим переход к современным теплоэнергетическим системам в теплотехнологических комплексах предприятий. В первой части рассматривался круг вопросов, на базе которых получали статистические модели для прогнозирования востребованных объемов производства основных трикотажных и текстильных материалов отрасли. Прогноз составлялся на период более 20 лет, определяемый горизонтом проектирования комплексной модернизации энергообеспечения теплотехнологий предприятий легкой промышленности. Объемы производства существенно расходились с теми, что предусмотрены в программах легкой промышленности. В данной части статьи показан выбор типа статистической игры для определения темпов наращивания объемов производства каждого отдельно взятого предприятия отрасли. В качестве игры выбрана так называемая «игра с природой», широко используемая при решении аналогичных задач спроса. Здесь применяются полученные в первой части статистические модели прогнозирования производства и рассматриваются стратегии развития отдельных предприятий на примере ОАО «Барановичское производственное хлопчатобумажное объединение». Из полученных стратегий развития с учетом минимизации рисков и достижения максимальной средней ожидаемой прибыли определяются объемы производства данного предприятия. На основе концепции интенсивного энергосбережения можно установить базовую мощность энергопотребления для проектирования собственных когенерационных установок. Концепция предписывает реализацию системного подхода, учитывающего необходимость максимальной утилизации побочных низкотемпературных потоков производства, специфику графиков потребления и генерации энергопотоков, условия промышленного узла, в который входит предприятие, и требования энергосистемы Беларуси в условиях работы АЭС.