Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск
№ 10 (2017)

МЕХАНИКА

1-12 177
Аннотация

В статье рассматривается математическая модель связи «винт-гайка», адаптированная к использованию в универсальных программных комплексах анализа динамических характеристик. Данная статья продолжает ряд статей, написанных авторами, посвященных моделированию объектов трехмерной механики. Наличие подобной модели в библиотеке математических моделей комплекса моделирования позволит значительно расширить перечень моделируемых механизмов. Математическая модель связи «винт-гайка» предполагает такую связь между абсолютно жесткими телами. Параметрами связи "винт-гайка" являются следующие:

-  шаг резьбы на радиан угла поворота;

-  координаты точки на оси винта в локальной системе координат  тела 1;

-  направляющие косинусы оси винта в локальной системе координат  тела 1;

Отметим, что параметры связи - величины постоянные. Следует отметить два недостатка данной модели.

1. В некоторых выражениях математической модели присутствует деление на направляющий косинус  оси винта. Это обстоятельство приведет к исключению "деление на ноль" в ситуации, когда ось винта окажется перпендикулярной оси x глобальной системы координат. Этот недостаток устраняется программным путем.

2. В модели не фигурируют координаты центров масс тел, соединяемых связью. Это может привести к значительному "рассогласованию" в положении тел в ходе моделирования многопериодических переходных процессов. Однако, указанный недостаток можно устранить, дополнив математическую модель упругой связью.

В статье продемонстрировано использование модели связи “винт-гайка” при моделировании домкрата с использованием комплекса ПА8 и сравнение результатов с результатами, полученными с помощью комплекса NX10. Кроме того приведены результаты влияния учета сухого трения в  связи “винт-гайка”. Учет сухого трения позволяет отражать эффект “самоторможения” в домкрате.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

13-35 259
Аннотация

Экспериментальные и теоретические исследования структуры течения при обтекании разного рода выступов и углублений на исходно гладких поверхностях представляют значительный практический интерес, поскольку углубления и полости конструктивного или случайного происхождения встречаются на многих конвективных поверхностях. При обтекании выступов и углублений отрыв пограничного слоя и его повторное присоединение приводит к возникновению специфических явлений, оказывающих существенное влияние на сопротивление и теплообмен. Эти явления отличаются сложностью и трудностью их понимания, с которыми приходится сталкиваться при проведении экспериментальных исследований и получении адекватных математических моделей.

Представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамики и теплообмена в отрывной зоне до и за одиночным прямоугольным выступом и выступом со скругленными углами высотой порядка y+ = 100, расположенными на плоской пластине, обогреваемой по закону qст = const. Исследования проводились с использованием микрозонда Пито-Прандтля и термоанемометрического комплекса Dantec Dynamics, что позволило получить как средние, так и пульсационные характеристики турбулентного пограничного слоя и определить границы вихревых и отрывных зон.

Показано: что структура вихревых зон до и после выступа существенно зависит от формы и размеров выступа. Получены новые экспериментальные данные по средним и пульсационным характеристикам в турбулентном пограничном слое при обтекании прямоугольных выступов без и со скруглением углов контура выступа. Пульсации температуры и особенно скорости в пограничном слое за выступом существенно выше, чем в слое на плоской стенке. Xарактер изменения коэффициентов трения и теплоотдачи указывает на опережающий рост коэффициента теплоотдачи за выступами размером 30 < y+ < 100.


36-56 272
Аннотация

Традиционным исполнительным двигателем для пневмоприводов является дифференциальный пневмоцилиндр двухстороннего действия, используемый для создания толкающего усилия, которое существенно больше тянущего. Пневмомускул является исполнительным двигателем одностороннего действия и используется для создания тянущего усилия. В основу работы пневмомускула заложено свойство цилиндрической мембраны (тонкой двухмерной эластичной структуры) изменять свою форму или размеры под действием приложенного к ней избыточного давления рабочего тела.

Целью работы является представление широкому кругу специалистов в области пневмоавтоматики этого нового типа исполнительного двигателя. На примере структуры мембраны пневмомускула семейства MAS фирмы «FESTO» рассмотрена физическая сущность его работы и установлена зависимость усилия, развиваемого пневмомускулом, от величины избыточного давления в его внутренней полости и величины сокращения. Даны описание экспериментальной установки для исследования статических и динамических характеристик пневмомускула, а также конструкция нагружающего и измерительного устройства.

В результате экспериментальных исследований получены статические и динамические характеристики пневмомускула MAS 10-300: зависимости «усилие – сокращение», «усилие - избыточное давления», «сокращение - избыточное давления». В соответствии с данными каталога продукции германской фирмы «FESTO», определено осредненное прогнозируемое значение начального угла плетения нити корда для трех типоразмеров пневмомускула семейства MAS, составившее 23…25,5 градуса.

Показано, что силовая характеристика пневмомускула существенно нелинейна: линейность характеристики проявляется только при малых сокращениях пневмомускула, не превыщающих 2% его первоначальной длины. Динамические свойства пневмомускула, нагруженного постоянной силой, оценивались путем анализа частотных характеристик: рабочая частота пневмомускула находилась в пределах f = 3…6 Гц.

Приведены данные воспроизводимости силовой характеристики пневмомускула при его циклическом нагружении постоянным по величине избыточным давлением p = 4 бар с частотой f = 0,5 Гц.

Проведенные исследования показали, что при циклическом нагружении пневмомускула отклонения величины усилия от ее осредненного значения носят систематический характер, зависят от числа нагружений, в силу чего не могут оцениваться статистическими характеристиками. Рассмотрен режим работы пневмомускула в качестве пружины растяжения, который соответствует приложению к пневмомускулу внешней силы, обеспечивающей возврат пневмомускула в начальную позицию после его сокращения под действием избыточного давления. Из силовой характеристики пневмомускула, посредством ее кусочно-линейной аппроксимации в пределах заданного диапазона изменения величины сокращения, получено осредненное значение жесткости пневматической пружины. Приведена сравнительная оценка усилий, развиваемых пневмомускулами и пневмоцилиндрами с равными рабочими площадями: установлено, что усилие сокращения пневмомускула, в среднем, в 12…14 раз превышает тянущее усилие пневмоцилиндра, однако это преимущество проявляется только при малых сокращениях пневмомускула. Исследована возможность использования короткого пневмомускула в качестве управляющего и нагружающего устройства затворов гидравлических и пневматических устройств автоматики клапанного типа.

ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

57-69 480
Аннотация

В настоящее время на рынке присутствует большое количество предложений 3D принтеров, которые используются в учебных целях, однако в для самостоятельной работы студентов (СРС) важна не только сама доступность технологий объемной печати, но и наглядность этих процессов и возможность непосредственно влиять на них при самостоятельной работе.

Основными критериями выбора таких устройств являются стоимость, открытость программного и аппаратного обеспечения, возможность модернизации и ремонта, простота обслуживания и минимальная цена расходных материалов при наличии достаточного уровня надежной и точной работы. В статье приведен анализ семнадцати моделей 3D принтеров с параллельной кинематикой, отвечающих указанным требованиям с учетом заявленных производителями технических характеристик. Рассмотрены конструктивные решения как отдельных узлов, так и устройств в целом, дана оценка технологических свойств для использования в учебном процессе, предложены методика и актуальные рекомендации для выбора 3D принтера.

70-102 294
Аннотация

Представлен краткий обзор основных достижений Павла Львовича Шиллинга, изобретателя первого в мире действующей модели электромагнитного телеграфа и двоичного кода для передачи букв и цифр, послуживших стимулом для других учёных разных стран, создавших более совершенные   телеграфы. Приведены сведения о родителях Шиллинга, интересные факты из его деятельности, включая подробности работы на фоне исторической обстановки в Европе первой трети XIX века. П.Л. Шиллинг – автор многих научных работ, в том числе фундаментальных по востоковедению, электротехнике, криптографии и литографии. Приведены факты его контактов с европейской и немецкой наукой того времени, в частности, с Андре Ампер, Александром Гумбольдтом иТомасом Зёммерингом. Описаны военно-инженерные работы Шиллинга, подробности его участия в Отечественной войне 1812 года и в востоковедческой экспедиции,  а также устройства, работы и испытаний созданного им электромагнитного телеграфа. 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)