Том 19, № 2 (2018)
- Год: 2018
- Статей: 12
- URL: https://journals.rudn.ru/engineering-researches/issue/view/1086
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2018-19-2
Весь выпуск
Машиностроение и материаловедение
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ЗАЗОРОВ В ШАРНИРАХ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ
Аннотация
Контактные напряжения в шарнирах цепных передач необходимо знать для оценки их износостойкости, поскольку износ шарниров является наиболее распространенным видом повреждения цепных передач. Определен необходимый зазор между втулкой и валиком цепных передач. Зазор в значительной степени определяет характер распределения и величину контактных напряжений в шарнире, а следовательно, и износостойкость цепных передач. Разработана методика расчета максимальных контактных напряжений в шарнирах цепных передач. Показано, что с уменьшением зазора в шарнирах увеличивается угол контакта между валиком и втулкой и снижаются максимальные контактные напряжения. Однако для реальных углов контакта контактное напряжение сильно превышает допустимое среднее удельное давление, вызывая повышенный износ шарниров. Один из возможных путей решения данной задачи - использование в шарнирах переходных посадок, в которых зазоры и натяги сравнительно невелики. При запрессовке валиков во втулки за счет срезания микронеровностей с контактных поверхностей натяг в соединении практически исчезает. Приведены примеры определения зазоров и контактных напряжений в шарнирах цепных передач.
КОМПРЕССОРНЫЙ ПРОФИЛЬ С4: АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Аннотация
В работе представлены результаты проектирования компрессорного профиля типа С4 с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР). В САПР реализован метод нелинейных преобразований Гирста. Все вычисления и графические построения выполнены в интегрированном математическом пакте MathCAD. Для вычислений и построений средняя линия профиля аппроксимируется кривой Безье 2-го порядка с углами наклона касательных в начальной и конечной точках этой кривой, определяемых углом поворота потока в решетке профилей в соответствии с расчетом проточной части компрессора. В работе определены координаты точек сопряжения окружностей входной и выходной кромок с выпуклой и вогнутой частями профиля (спинка и корытце профиля). Спинка и корытце симметричного исходного профиля аппроксимируются дугами окружностей входной и выходной кромок и тремя кривыми Bezier 2-го порядка. После аппроксимации обводов исходного профиля было получено интегральное уравнение исходного симметричного компрессорного профиля типа С4. Аналитическое описание обводов профиля и средней линии дало возможность осуществить нелинейные преобразования Гирста и получить сначала уравнение изогнутого профиля, затем построить одиночный профиль типа С4, потом записать уравнение решетки профилей с заданным углом установки профиля в решетке и соответствующим шагом и построить графический образ компрессорной решетки. В исходной системе координат рассчитаны геометрические параметры симметричного компрессорного профиля, необходимые для прочностных расчетов.
ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГИИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПРОДУКТА БЕЗВАКУУМНОГО ЭЛЕКТРОДУГОВОГО СИНТЕЗА КУБИЧЕСКОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ
Аннотация
Изложены научно-технические основы безвакуумного плазменного метода получения карбида кремния, реализуемого при помощи дугового разряда постоянного тока между графитовыми электродами. В ходе серии экспериментов изменялась подведенная к системе энергия путем увеличения длительности горения дугового разряда при неизменном значении силы тока (165 А). В работе использовались два типа прекурсоров: 1) смесь порошкового кремния с рентгеноаморфным углеродом в виде микроразмерных волокон; 2) с порошковым углеродом; соотношение масс в исходной смеси составляло Si:C = 2:1. В результате оценки количественного состава продукта синтеза определены параметры эксперимента, которые позволяют добиться максимального содержания искомой фазы карбида кремния (до 45%). Определены параметры, при которых единственной примесной фазой в продукте является графит; в результате удалось отжигом в атмосферной печи при температуре 900 °С обеспечить очистку продукта от несвязанного углерода и тем самым получить карбид кремния с содержанием около 99%. Этот результат обеспечивают два фактора: наличие в составе смеси исходных реагентов углеродных волокон и достаточный уровень подведенной энергии порядка 216 кДж/г.
БИБЛИОТЕКА PYTHON ДЛЯ СИНТЕЗА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Аннотация
Статья посвящена описанию библиотеки программ на языке Python для решения задач синтеза систем управления методами символьной регрессии. Задача синтеза становится все более актуальной, приобретая особое значение ввиду стремительного развития робототехники. Как правило, инженеры и просто практики используют регуляторы шаблонного типа при моделировании, а затем подбирают под них параметры. В условиях, когда вычислительная мощность персональных компьютеров достигла своего апогея, а языки программирования стали чрезвычайно выразительны за счет высокого уровня абстрактности и обширности библиотек, целесообразнее реализовать синтез в виде пакета. В качестве языка для реализации синтеза был выбран Python. По мнению авторов статьи, Python является удобным языком для программирования матричных и векторных вычислений благодаря пакету numpy. Более того, доля проектов, написанных на Python, в веб-сервисе для хостинга Github за последнее время неизменно растет, что говорит о поддержке языка со стороны сообщества разработчиков. В данной статье представлено описание применения библиотеки для решения задачи синтеза управления. Приведено описание метода символьной регрессии, метода сетевого оператора и алгоритмов поиска оптимального решения с использованием принципа малых вариаций базисного решения. Рассмотрен пример использования библиотеки для решения задачи синтеза управления мобильным роботом, движущимся на плоскости, в условиях препятствий.
Архитектура и строительные науки
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЯ СТАНЦИОННОГО УЗЛА В СЛУЧАЕ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ И ПРИ ВЫРАВНИВАНИИ ЕГО ПОЛОЖЕНИЯ
Аннотация
После неравномерной осадки здания станционного узла Загорской ГАЭС-2 в его железобетонных конструкциях возникло напряженно-деформированное состояние, которое явилось следствием изгиба здания ГАЭС-2 поперек потока. В железобетонных конструкциях возникли трещины, а в арматуре, которую пересекают образовавшиеся трещины, возникли значительные по величине растягивающие напряжения. Рабочее расчетное армирование располагается вдоль потока. Для стабилизации положения здания станционного узла Загорской ГАЭС-2 предусматривали возведение временной перемычки реверсивного канала и понижение уровня воды в котловане здания ГАЭС-2. После этапа стабилизации планировалось выравнивание положения здания станционного узла методом компенсационного нагнетания. На основе пространственных конечно-элементных моделей здания станционного узла Загорской ГАЭС-2 с основанием было выполнено определение напряженно-деформированного состояния несущих железобетонных конструкций после его неравномерной осадки и для периода выравнивания положения здания ГАЭС-2. Результаты расчетов напряженно-деформированного состояния, сформировавшегося после неравномерной осадки здания станционного узла Загорской ГАЭС-2 и понижения уровня воды в котловане здания ГАЭС-2, согласовывались с натурными данными о напряжениях в арматуре, полученными методом разгрузки арматуры. Анализ результатов расчетов напряженно-деформированного состояния показал, что требуется усиление несущих железобетонных конструкций здания станционного узла Загорской ГАЭС-2. Разработаны и обоснованы проектные решения по усилению несущих железобетонных конструкций здания станционного узла Загорской ГАЭС-2 внешним армированием на основе углеродного волокна.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙЧАТЫХ ГЕЛИКОИДАЛЬНЫХ ОБОЛОЧЕК
Аннотация
Рассматривается устойчивость оболочек в форме прямых геликоидов. Анализ устойчивости выполнялся на основе компьютерных моделей четырех оболочек одинаковой высоты с равными длинами образующих, но с различным числом свободных витков. Для расчета использовались треугольные оболочечные конечные элементы. Общее количество узловых неизвестных было одинаковым в каждой из рассматриваемых задач и составляло 16 206. Численное исследование устойчивости выполнялось методом конечных элементов в программном комплексе Lira-Sapr 2017. Расчет устойчивости оболочек производился на комбинацию нагрузок, включающую в себя собственный вес с коэффициентом надежности 1,1 и поперечную равномерную нагрузку в проекции на горизонтальную поверхность интенсивностью 0,2 т/ м1 с коэффициентом надежности 1,2. Граничные условия: упругое защемление оболочек вдоль нижней и верхней образующих. Для построения срединной поверхности каждой оболочки использовались параметрические уравнения в прямоугольных координатах. Определенный интерес представляет исследование собственных колебаний рассматриваемых оболочек. При нахождении частот и форм свободных колебаний учитывался только собственный вес геликоидальных оболочек.
НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ В НЕСЪЕМНОЙ ОПАЛУБКЕ ИЗ ЦЕМЕНТНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Аннотация
Использование несъемной опалубки из цементно-стружечных плит для возведения жилых зданий из монолитного железобетона является одним из эффективных методов современного строительства. В процессе производства строительной продукции, несмотря на жесткий контроль, в конструкциях возможно образование дефектов. В этой связи оценка надежности строительной технологической системы по показателям качества является актуальной задачей. Визуальное обследование строительных конструкций и инструментальное измерение выявленных дефектов выполнено на строительных объектах ООО «УК Генстрой». Это позволило обосновать оценку надежности строительной технологической системы, используемой при возведении жилых зданий из монолитного железобетона в несъемной опалубке из цементностружечных плит. Математическая обработка количественных характеристик качественных параметров выполнена методами математической статистики с обеспеченностью α=0,95. В результате исследования установлены наиболее часто встречающиеся дефекты строительных конструкций, возведенных с использованием несъемной опалубки из цементно-стружечных плит, а также выявлены причинно-следственные связи их образования. Вероятность одновременного невыполнения задания по параметрам качества хотя бы по одному признаку изменяется от Qmin = 0,082 до Qmax = 0,161 при среднем значении Qcp = 0,119. Технологическим регламентом допустимо значение Qcp = 0,2. В целом, строительная технологическая система возведения жилых зданий из монолитного железобетона в несъемной цементно-стружечной опалубке соответствует уровню надежности по параметрам качества, установленному проектной документацией.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ОБОРУДОВАНИЯ, СНИЖАЮЩЕГО ВРЕДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ
Аннотация
Развитие трубопроводных систем и создание новых схем с включением дополнительного оборудования предъявляют высокие требования к безопасности и безотказности работы нагнетающих установок, насосных станций, а также к элементам трубопроводов, отвечающих за своевременную защиту системы в случае возникновения экстренных ситуаций. Практика эксплуатации длинных и коротких трубопроводов показывает, что колебания давления и расхода, вызываемые работой нагнетательных установок, а также перегрузки ударного характера, вызываемые, в частности, срабатыванием запорных элементов, являются причиной воздействия на трубопровод дополнительных динамических нагрузок, что может привести к авариям и катастрофам с тяжелыми последствиями, человеческими жертвами. Во время переходного процесса в отдельных сечениях трубопровода, особенно на входе и выходе нагнетательной установки, изменение давления может быть столь резким, что возможно разрушение стенок трубопровода. Поэтому проблема создания эффективных средств гашения волновых процессов и гидравлических ударов не теряет актуальности на протяжении многих десятилетий. В статье кратко описана история развития методов расчета неустановившегося движения вязкой и сжимаемой жидкости. Обозначены основные проблемы, возникающие в практике эксплуатации гидравлических систем, включающих различные виды оборудования, необходимого для надежного функционирования систем. Приведены ссылки на статьи, в которых дается анализ различных аспектов, связанных с данной тематикой.
Геология и недропользование
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ РУД НА ОРЛОВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
Аннотация
При проведении выработок в неустойчивых рудах и породах на Орловской шахте в качестве крепи используется металлические рамные крепи СВП-22 с накатником из круглого леса и забучиванием пустот закрепного пространства костровой крепью. При забучивании пустот костровой крепью вручную люди находятся в незакрепленной части выработки, в связи с чем данная операция является травмоопасной и трудоемкой. Цель работы - подобрать и испытать материал забутовки пустот закрепного пространства, обеспечивающий уменьшение диффузии и просачивание кислорода к очагам самовозгорания рудного массива в условиях интенсивного окисления сульфидных руд на Орловском месторождении. Методы. В рамках опытно-промышленных работ на Орловской шахте в качестве забутовки пустот закрепного пространства при креплении горных выработок металлической рамной крепью с накатником из круглого леса были испытаны вспенивающиеся негорючие материалы (фенольные двухкомпонентные смолы «Блокфил»). Результаты. Установлено, что применение в качестве забутовки закрепного пространства фенольной смолы позволит снизить интенсивность реакции окисления и предотвратить самонагревание руды до критических температур, а также предотвратить или замедлить процесс нагревания рудничного воздуха от разогретой поверхности рудного массива до температур, превышающих нормативные значения. Выводы. Применение в качестве забутовки пустот закрепного пространства фенольной смолой «Блокфил» обеспечило отсутствие деформаций элементов рамной металлической крепи и сохранность проводимой горной выработки, а также позволило снизить интенсивность реакции окисления и предотвратить самонагревание руды до критических температур и предотвратить или замедлить процесс нагревания рудничного воздуха от разогретой поверхности рудного массива до температур, превышающих нормативные значения.
ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО И ХИМИКО-МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВОВ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТОМТОР
Аннотация
Проведены исследования гранулометрического, минерального и химического состава руды комплексного скандий-редкоземельно-ниобиевого месторождения Томтор. Показано, что основу руды составляют фосфаты, ниобаты и карбонаты. Основными идентифицированными минералами являются минералы крандаллитовой группы (горсейскит, гояцит и флоренсит), пирохлор и монацит, кроме того, четко идентифицированы бемит, апатит и кварц. В группу прочих минералов входят сидерит, каолинит, рутил и некоторые другие минералы. Установлено, что исследуемая руда относится к минеральной разновидности пирохлор-монацит-крандаллитовых руд фосфатно-редкометалльного типа с преобладанием в ее составе минералов группы крандаллита (более 50%) и относительно невысоким содержанием пирохлора (~7%). По содержанию в пробе оксида ниобия Nb2O5 (~4%) руда по принятой классификации может быть отнесена ко второму сорту, т.е. к богатым ниобиевым рудам, содержащим от 3,5 до 9% Nb2O5. Руда месторождения Томтор также богата по содержанию минералов редкоземельных элементов. На основании проведенных исследований сделан вывод о практической невозможности обогащения руды месторождения Томтор традиционными методами и экономической оправданности переработки руды комбинированными методами пирои гидрометаллургии.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ МКУЖУ РИВЕР В ТАНЗАНИИ
Аннотация
Целью исследования явилось рассмотрение различных аспектов физико-химической технологии кучного выщелачивания на месторождении Мкужу Ривер в Танзании. Важно было определить основные геотехнологические условия уранового месторождения Мкужу Ривер, провести лабораторную работу по исследованию различных технологических параметров и характеристик породы, а также анализ геотехнологического районирования. Поставленные задачи исследования решены с использованием общепринятых методических подходов решения задач на рудах с нарушенной и ненарушенной структурой материалов, которые отбирались из скважин, пробуренных на разведываемых и эксплуатируемых месторождениях в урановом проекте Мкужу Ривер в Танзании. На основе проведенных исследований были определены основные геотехнологические и геолого-гидрогеологические условия, природные факторы и их влияние. Также лабораторные исследования помогли определить технологические параметры и их оптимальные значения. Установлено, что на подземное выщелачивание оказывает влияние большое число факторов, а изучение геотехнологических условий месторождений является основой для количественной и качественной оценки взаимосвязей природных и промышленных компонентов природно-промышленной системы. При этом после выделения факторов требуется адаптация способа подземного выщелачивания (ПВ) к конкретным геологическим и гидрогеологическим условиям.
Опыт и возможности применения космических систем дистанционного зондирования Земли для прогнозирования золоторудного оруденения на труднодоступных территориях на примере Полярного Урала
Аннотация
В представленной статье рассматриваются вопросы применения отечественных и иностранных космических аппаратов (КА), а также их аппаратуры дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для поиска и прогнозирования золоторудного оруденения на труднодоступных территориях. Приведен пример решения этой задачи на перспективной территории Полярного и Северного Урала. По материалам многозональной космической съемки аппарата Landsat 7 выявлены крупные кольцевые, дуговые и радиальные структуры, определяющие позицию золоторудного оруденения Тоупугол-Ханмейшорского (Новогодненское рудное поле, Полярный Урал) и Турьинско-Ауэрбаховского (Ауэрбаховское рудное поле, Северный Урал) рудных районов. Проведен сравнительный анализ существующих КА ДЗЗ, целевая информация которых имеется в открытом доступе. Показано, что бортовая аппаратура, установленная на отечественных КА и получаемая с её помощью информация отвечает существующим требованиям, предъявляемым к ней для решения задачи поиска и прогнозирования оруденения. При этом возможности развернутой отечественной орбитальной группировки КА ДЗЗ превосходят возможности КА ДЗЗ Landsat 7. Рассматривается возможность получения геопространственной информации с использованием нового вида летательных аппаратов – псевдокосмических аппаратов (ПКА), обладающих рядом преимуществ как перед КА, так и беспилотными летательными аппаратами (БПЛА).