Pub Date : 2020-12-30DOI: 10.22213/2413-1172-2020-4-52-59
Y. Nikitin, P. Lekomtsev, S. Trefilov
Рассматривается влияние таких параметров шагового двигателя, как сопротивление и индуктивность фазы, момент инерции на критерий идентифицируемости модели привода. Для исследования влияния данных параметров использована нелинейная дискретная модель шагового двигателя в пространстве состояний.Предложена матрица измерения с учетом приведенной погрешности измерения. Получен определитель матрицы измерения при максимальных ошибках в меньшую и большую сторону в наихудшем случае. Сделан вывод о влиянии на идентифицируемость только матрицы состояния шагового двигателя, которая и будет в итоге определять ранг расширенной матрицы. Определен критерий потери идентифицируемости модели как минимальное пороговое значение определителя расширенной матрицы состояния для случаев выхода таких параметров, как сопротивление и индуктивность обмотки, момент инерции, из пространства реализуемых значений исправного шагового двигателя.Разработана имитационная модель шагового двигателя в отечественном программном продукте для моделирования технических систем SimInTech для расчета минимального определителя расширенной матрицы состояния. При уменьшении сопротивления обмотки до 0,28 Ом теряется идентифицируемость модели шагового двигателя. Причиной этого может быть межвитковое замыкание в обмотке шагового двигателя. При увеличении индуктивности обмотки до 0,0002 Гн также теряется идентифицируемость модели шагового двигателя. Изменение момента инерции шагового двигателя в широком диапазоне практически не приводит к потере идентифицируемости модели.На основе анализа изменения минимального определителя расширенной матрицы состояния, критерия идентифицируемости модели шагового двигателя возможно решение задачи диагностирования на этапах производства, эксплуатации и ремонта.
{"title":"Influence of Diagnostic Stepper Motor Parameters on Criterion of Identifiability for Nonlinear Discrete Model by State Space","authors":"Y. Nikitin, P. Lekomtsev, S. Trefilov","doi":"10.22213/2413-1172-2020-4-52-59","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-4-52-59","url":null,"abstract":"Рассматривается влияние таких параметров шагового двигателя, как сопротивление и индуктивность фазы, момент инерции на критерий идентифицируемости модели привода. Для исследования влияния данных параметров использована нелинейная дискретная модель шагового двигателя в пространстве состояний.Предложена матрица измерения с учетом приведенной погрешности измерения. Получен определитель матрицы измерения при максимальных ошибках в меньшую и большую сторону в наихудшем случае. Сделан вывод о влиянии на идентифицируемость только матрицы состояния шагового двигателя, которая и будет в итоге определять ранг расширенной матрицы. Определен критерий потери идентифицируемости модели как минимальное пороговое значение определителя расширенной матрицы состояния для случаев выхода таких параметров, как сопротивление и индуктивность обмотки, момент инерции, из пространства реализуемых значений исправного шагового двигателя.Разработана имитационная модель шагового двигателя в отечественном программном продукте для моделирования технических систем SimInTech для расчета минимального определителя расширенной матрицы состояния. При уменьшении сопротивления обмотки до 0,28 Ом теряется идентифицируемость модели шагового двигателя. Причиной этого может быть межвитковое замыкание в обмотке шагового двигателя. При увеличении индуктивности обмотки до 0,0002 Гн также теряется идентифицируемость модели шагового двигателя. Изменение момента инерции шагового двигателя в широком диапазоне практически не приводит к потере идентифицируемости модели.На основе анализа изменения минимального определителя расширенной матрицы состояния, критерия идентифицируемости модели шагового двигателя возможно решение задачи диагностирования на этапах производства, эксплуатации и ремонта.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"5 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-12-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"129281915","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-12-30DOI: 10.22213/2413-1172-2020-4-16-21
F. Urazbakhtin, A. Urazbakhtina
К системам управления соплами ракетных двигателей предъявляются специальные требования, жесткое соблюдение которых обеспечивает расчетную работоспособность данных устройств в условиях действия повышенных нагрузок при старте ракеты. В условиях такого старта в системе управления соплом неизменно возникает и развивается критичность. Появление такой критичности присуще системам автоматического управления. Развитие критичности может привести к изменению параметров системы управления за весьма малый отрезок времени. Например, критичность возникает при отработке угла поворотным соплом крупногабаритного твердотопливного ракетного двигателя. Изменения параметров устройств при старте могут находиться как в пределах допустимых значений, так и выходить за них, в таких случаях и развивается критичность.В статье рассматривается возможность оценки критичности переходного процесса системы управления поворотного сопла ракетного двигателя в виде математической модели.Оценку критичности предполагается проводить по значениям характеристик переходного процесса. Данные характеристики входят в 12 формул математической модели. Вычисленный по формуле результат – показатель (индикатор), характеризующий процесс развития критичности. Показатели нормированы так, чтобы определить ситуацию, при которой происходит нерасчетное развитие критичности. Значение показателя, близкое и превышающее 1, указывает на критичность.На числовом примере показана методика использования математической модели для определения расчетного (с наибольшей вероятностью) развития критичности при работе поворотного сопла ракетного двигателя.
{"title":"Mathematical Model of Criticality of Control System for Rotary Nozzle of Solid-Propellant Rocket Engine","authors":"F. Urazbakhtin, A. Urazbakhtina","doi":"10.22213/2413-1172-2020-4-16-21","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-4-16-21","url":null,"abstract":"К системам управления соплами ракетных двигателей предъявляются специальные требования, жесткое соблюдение которых обеспечивает расчетную работоспособность данных устройств в условиях действия повышенных нагрузок при старте ракеты. В условиях такого старта в системе управления соплом неизменно возникает и развивается критичность. Появление такой критичности присуще системам автоматического управления. Развитие критичности может привести к изменению параметров системы управления за весьма малый отрезок времени. Например, критичность возникает при отработке угла поворотным соплом крупногабаритного твердотопливного ракетного двигателя. Изменения параметров устройств при старте могут находиться как в пределах допустимых значений, так и выходить за них, в таких случаях и развивается критичность.В статье рассматривается возможность оценки критичности переходного процесса системы управления поворотного сопла ракетного двигателя в виде математической модели.Оценку критичности предполагается проводить по значениям характеристик переходного процесса. Данные характеристики входят в 12 формул математической модели. Вычисленный по формуле результат – показатель (индикатор), характеризующий процесс развития критичности. Показатели нормированы так, чтобы определить ситуацию, при которой происходит нерасчетное развитие критичности. Значение показателя, близкое и превышающее 1, указывает на критичность.На числовом примере показана методика использования математической модели для определения расчетного (с наибольшей вероятностью) развития критичности при работе поворотного сопла ракетного двигателя.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"88 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-12-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"124067183","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-12-30DOI: 10.22213/2413-1172-2020-4-69-76
A. Raev, A. N. Kopysov, V. Khvorenkov
В настоящее время с развитием методов цифровой обработки сигналов наблюдается переход всех сфер деятельности человека к новому стандарту оборудования. Данный аспект сильно затронул военную сферу, в частности область радиолокации. Развитие устройств, поддерживающих цифровую обработку, привело к созданию технологии software-definedradio (SDR). В результате формирования данной технологии появилась возможность разработки современных радиолокационных систем с использованием программных моделей, базирующихся на технологии SDR. Однако имеется проблема качественного построения данных систем, связанная с несовершенными параметрами SDR-устройств, например, отсутствием идентичности в каналах.В исследовании ставится цель – численно оценить несоответствия характеристик между каналами SDR-устройств. В качестве объекта исследования выступает стенд цифровой антенной решетки. Для решения поставленной задачи была разработана методика измерения характеристик, на базе которой проведены испытания.В процессе испытаний построены графики изменения фазовых сдвигов между каналами от времени, а также численные оценки значений. Выявлено, что каналы четырехканального приемника имеют постоянный сдвиг фаз относительно первого канала. Данный сдвиг фаз сохраняется с течением времени для каждого канала.После определения абсолютных значений фазовых сдвигов разработана методика их калибровки. Это позволит использовать выбранный инструментарий при разработке фазированной антенной решетки. Однако при калибровке было установлено наличие несоответствия уровней сигналов между каналами. Относительная погрешность уровней составила ± 2 % для второго канала, ± 4 % – для третьего и ± 7 % – для четвертого относительно первого канала.
{"title":"Development of Software and Hardware for Simulating the Measurement of the Mismatch of the Characteristics of the Receiving Channels of the Digital Antenna Array Stand Based on USRPX310","authors":"A. Raev, A. N. Kopysov, V. Khvorenkov","doi":"10.22213/2413-1172-2020-4-69-76","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-4-69-76","url":null,"abstract":"В настоящее время с развитием методов цифровой обработки сигналов наблюдается переход всех сфер деятельности человека к новому стандарту оборудования. Данный аспект сильно затронул военную сферу, в частности область радиолокации. Развитие устройств, поддерживающих цифровую обработку, привело к созданию технологии software-definedradio (SDR). В результате формирования данной технологии появилась возможность разработки современных радиолокационных систем с использованием программных моделей, базирующихся на технологии SDR. Однако имеется проблема качественного построения данных систем, связанная с несовершенными параметрами SDR-устройств, например, отсутствием идентичности в каналах.В исследовании ставится цель – численно оценить несоответствия характеристик между каналами SDR-устройств. В качестве объекта исследования выступает стенд цифровой антенной решетки. Для решения поставленной задачи была разработана методика измерения характеристик, на базе которой проведены испытания.В процессе испытаний построены графики изменения фазовых сдвигов между каналами от времени, а также численные оценки значений. Выявлено, что каналы четырехканального приемника имеют постоянный сдвиг фаз относительно первого канала. Данный сдвиг фаз сохраняется с течением времени для каждого канала.После определения абсолютных значений фазовых сдвигов разработана методика их калибровки. Это позволит использовать выбранный инструментарий при разработке фазированной антенной решетки. Однако при калибровке было установлено наличие несоответствия уровней сигналов между каналами. Относительная погрешность уровней составила ± 2 % для второго канала, ± 4 % – для третьего и ± 7 % – для четвертого относительно первого канала.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"4 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-12-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"124150743","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-11-08DOI: 10.22213/2413-1172-2020-3-38-45
A. A. Khlybov, E. S. Belyaev, A. Ryabtsev, S. Belyaeva, Yu. A. Getmanovsky
Представлены результаты исследований процесса изготовления карбидосталей. При исследовании использован порошок, полученный из стружковых отходов стали Р6М5, порошок карбида титана фракции 5/3 мкм и технический углерод. Рассмотрены три состава карбидосталей.Принята следующая схема изготовления карбидосталей: отмывка и размол стружковых отходов – смешивание и пластификация шихты – холодное формование шихты – прессование в капсуле – спекание и изотермический отжиг в вакууме – заварка, дегазация и герметизация капсул – горячее изостатическое прессование – осадка полученных заготовок.Для исследуемой порошковой шихты определялись показатели прессуемости в интервале давлений 200...700 МПа. Установлено, что увеличение доли карбидов в шихте снижает прессуемость. Для формования брикетов рассматриваемых порошковых смесей рекомендовано использовать большое давление, что обеспечит бόльшую относительную плотность после спекания.Была выбрана оптимальная температура спекания брикетов и листов – 1150 °С, которая обеспечивает получение после спекания максимальной относительной плотности и исключает оплавления прессовок в процессе спекания. После спекания и изотермического отжига микроструктура прессовок состоит из равномерно распределенных карбидов в матрице из сорбита и пор.Горячее изостатическое прессование выполнено при температуре 1150 °С, давлении 200 МПа, в среде аргона, выдержке при заданной температуре и давлении 120 мин, охлаждении со скоростью 180 °С/ч до 400 °С, далее – охлаждение на воздухе. При исходной относительной плотности спеченных заготовок порядка 65…75 % цикл ГИП гарантирует их компактирование.Горячая осадка компактных газостатированных заготовок при различной степени обжатия проводилась для придания им приближенной к диску формы для последующего изготовления опытных дисковых фрез. Показано, что степень обжатия при горячей осадке способствуют дроблению карбидной фазы, формируют благоприятную микроструктуру. Карбидная неоднородность во всех полученных материалах не хуже 1 балла (шкала 2) по ГОСТ 19265–73.Из полученных материалов были изготовлены дисковые фрезы, которые прошли стандартную термическую обработку для стали Р6М5 и показали более высокую стойкость по сравнению с инструментами, изготовленными из аналогичной стали по обычной металлургической технологии.
{"title":"Hot Isostatic Pressing of Carbide Steels from Chip Waste of Metal Cutting Production","authors":"A. A. Khlybov, E. S. Belyaev, A. Ryabtsev, S. Belyaeva, Yu. A. Getmanovsky","doi":"10.22213/2413-1172-2020-3-38-45","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-3-38-45","url":null,"abstract":"Представлены результаты исследований процесса изготовления карбидосталей. При исследовании использован порошок, полученный из стружковых отходов стали Р6М5, порошок карбида титана фракции 5/3 мкм и технический углерод. Рассмотрены три состава карбидосталей.Принята следующая схема изготовления карбидосталей: отмывка и размол стружковых отходов – смешивание и пластификация шихты – холодное формование шихты – прессование в капсуле – спекание и изотермический отжиг в вакууме – заварка, дегазация и герметизация капсул – горячее изостатическое прессование – осадка полученных заготовок.Для исследуемой порошковой шихты определялись показатели прессуемости в интервале давлений 200...700 МПа. Установлено, что увеличение доли карбидов в шихте снижает прессуемость. Для формования брикетов рассматриваемых порошковых смесей рекомендовано использовать большое давление, что обеспечит бόльшую относительную плотность после спекания.Была выбрана оптимальная температура спекания брикетов и листов – 1150 °С, которая обеспечивает получение после спекания максимальной относительной плотности и исключает оплавления прессовок в процессе спекания. После спекания и изотермического отжига микроструктура прессовок состоит из равномерно распределенных карбидов в матрице из сорбита и пор.Горячее изостатическое прессование выполнено при температуре 1150 °С, давлении 200 МПа, в среде аргона, выдержке при заданной температуре и давлении 120 мин, охлаждении со скоростью 180 °С/ч до 400 °С, далее – охлаждение на воздухе. При исходной относительной плотности спеченных заготовок порядка 65…75 % цикл ГИП гарантирует их компактирование.Горячая осадка компактных газостатированных заготовок при различной степени обжатия проводилась для придания им приближенной к диску формы для последующего изготовления опытных дисковых фрез. Показано, что степень обжатия при горячей осадке способствуют дроблению карбидной фазы, формируют благоприятную микроструктуру. Карбидная неоднородность во всех полученных материалах не хуже 1 балла (шкала 2) по ГОСТ 19265–73.Из полученных материалов были изготовлены дисковые фрезы, которые прошли стандартную термическую обработку для стали Р6М5 и показали более высокую стойкость по сравнению с инструментами, изготовленными из аналогичной стали по обычной металлургической технологии.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"34 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"123575863","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-11-08DOI: 10.22213/2413-1172-2020-3-15-24
V. Belykh, V. V. Murav’ev, V. Stepanov
При проведении металлографического анализа возникают трудности в инвариантном воспроизведении его структуры, поскольку для одного и того же металла наблюдаются различные изображения, что создает неопределенность в идентификации структуры. В статье представлены информационные параметры энтропийной модели, полученные в результате мультифрактальной параметризации термообработанной стали 60С2А.Получены оценки качества структуры и ресурса функциональных свойств стали, установлен режим термообработки, обеспечивающий оптимальную структуру стали 60С2А. Управляющие параметры режима термообработки: различный состав и температура закалочной среды, температура отпуска.Выделяются три группы структурных состояний термообработанной стали по «норме хаотичности» поведения активных элементов структуры по отношению к равновесному состоянию стали:– значительный рост энтропии Ht = 17 при незначительной величине параметра порядка KS = 0,02…0,04; запас информационной памяти 30..32 %;– незначительное изменение энтропии Ht = 15,5…15,8; параметр порядка KS = 0,05…0,13; запас информационной памяти 16..21 %;– снижение энтропии Ht = 12,6…13,6 при неизменном параметре порядка KS = 0,04; запас информационной памяти 4…7 %.Наблюдается экстремальный характер изменения энтропии в зависимости от величины концентрации водного раствора ПЗЖ закалочной среды. Экстремальный характер изменения энтропии возникает в интервале 6…11 % ПЗЖ в результате смены типа самоорганизации – перехода от термодинамического при содержании 0…6 % ПЗЖ к динамическому при содержании 11…12 % ПЗЖ. В интервале 0…11 % ПЗЖ величина параметра порядка практически неизменна, в то же время происходят заметные изменения энтропии.Результаты исследования энтропийной модели структуры термообработанной стали 60С2А позволяют сделать вывод о возможности создания классификационной таблицы структурных состояний стали на основе информационной энтропии и параметра порядка, оценки запаса информационной памяти качества функциональных свойств структуры для прогнозирования надежности эксплуатации.
{"title":"Entropy Assessment of the Quality and Resource of the Steel Structure Functional Properties","authors":"V. Belykh, V. V. Murav’ev, V. Stepanov","doi":"10.22213/2413-1172-2020-3-15-24","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-3-15-24","url":null,"abstract":"При проведении металлографического анализа возникают трудности в инвариантном воспроизведении его структуры, поскольку для одного и того же металла наблюдаются различные изображения, что создает неопределенность в идентификации структуры. В статье представлены информационные параметры энтропийной модели, полученные в результате мультифрактальной параметризации термообработанной стали 60С2А.Получены оценки качества структуры и ресурса функциональных свойств стали, установлен режим термообработки, обеспечивающий оптимальную структуру стали 60С2А. Управляющие параметры режима термообработки: различный состав и температура закалочной среды, температура отпуска.Выделяются три группы структурных состояний термообработанной стали по «норме хаотичности» поведения активных элементов структуры по отношению к равновесному состоянию стали:– значительный рост энтропии Ht = 17 при незначительной величине параметра порядка KS = 0,02…0,04; запас информационной памяти 30..32 %;– незначительное изменение энтропии Ht = 15,5…15,8; параметр порядка KS = 0,05…0,13; запас информационной памяти 16..21 %;– снижение энтропии Ht = 12,6…13,6 при неизменном параметре порядка KS = 0,04; запас информационной памяти 4…7 %.Наблюдается экстремальный характер изменения энтропии в зависимости от величины концентрации водного раствора ПЗЖ закалочной среды. Экстремальный характер изменения энтропии возникает в интервале 6…11 % ПЗЖ в результате смены типа самоорганизации – перехода от термодинамического при содержании 0…6 % ПЗЖ к динамическому при содержании 11…12 % ПЗЖ. В интервале 0…11 % ПЗЖ величина параметра порядка практически неизменна, в то же время происходят заметные изменения энтропии.Результаты исследования энтропийной модели структуры термообработанной стали 60С2А позволяют сделать вывод о возможности создания классификационной таблицы структурных состояний стали на основе информационной энтропии и параметра порядка, оценки запаса информационной памяти качества функциональных свойств структуры для прогнозирования надежности эксплуатации.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"51 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"122644003","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-11-08DOI: 10.22213/2413-1172-2020-3-93-104
V. Štollmann, Yu R Nikitin, A. Shoshin
Самым большим источником энергии в нашем мире является Солнце. В данной статье обсуждается одна из малоизвестных форм солнечной энергии. Этот новый альтернативный и возобновляемый источник энергии был назван «горная энергия», потому что его источником являются деревья, растущие в горах. Чтобы использовать его для привода машин, была предложена новая концепция энергетической подсистемы машины. Машины в соответствии с этой новой концепцией получили название «устройства RELAZ». Техническое описание этих гибридных устройств составляет вторую часть статьи. Устройства RELAZ изначально предназначались для лесозаготовителей, работающих в горных районах. Однако принципы, используемые в их конструкции, позволяют более эффективно применять машины с двигателями внутреннего сгорания в целом. Устройства RELAZ – это гибридные устройства. Они оснащены двигателем внутреннего сгорания, который служит только для зарядки мощного аккумулятора энергии. Процесс зарядки осуществляется при номинальной скорости двигателя внутреннего сгорания, что позволяет в 3–4 раза снизить расход топлива. Поэтому устройства RELAZ могут выгодно использоваться не только в горной местности, но и на равнине. Найден оптимальный режим работы устройств RELAZ, который имеет более широкий диапазон, чем у классических машин. Удельная энергия устройств RELAZ меньше, чем у классических машин. Было установлено, что использование канатной дороги типа RELAZ на лесной канатной дороге W30, произведенной в Швейцарии, может сэкономить 780 л в год дизельного топлива, что составляет 64 % экономии. Полученные результаты подтверждают перспективность и конкурентоспособность устройств RELAZ.
{"title":"RELAZ Devices","authors":"V. Štollmann, Yu R Nikitin, A. Shoshin","doi":"10.22213/2413-1172-2020-3-93-104","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-3-93-104","url":null,"abstract":"Самым большим источником энергии в нашем мире является Солнце. В данной статье обсуждается одна из малоизвестных форм солнечной энергии. Этот новый альтернативный и возобновляемый источник энергии был назван «горная энергия», потому что его источником являются деревья, растущие в горах. Чтобы использовать его для привода машин, была предложена новая концепция энергетической подсистемы машины. Машины в соответствии с этой новой концепцией получили название «устройства RELAZ». Техническое описание этих гибридных устройств составляет вторую часть статьи. Устройства RELAZ изначально предназначались для лесозаготовителей, работающих в горных районах. Однако принципы, используемые в их конструкции, позволяют более эффективно применять машины с двигателями внутреннего сгорания в целом. Устройства RELAZ – это гибридные устройства. Они оснащены двигателем внутреннего сгорания, который служит только для зарядки мощного аккумулятора энергии. Процесс зарядки осуществляется при номинальной скорости двигателя внутреннего сгорания, что позволяет в 3–4 раза снизить расход топлива. Поэтому устройства RELAZ могут выгодно использоваться не только в горной местности, но и на равнине. Найден оптимальный режим работы устройств RELAZ, который имеет более широкий диапазон, чем у классических машин. Удельная энергия устройств RELAZ меньше, чем у классических машин. Было установлено, что использование канатной дороги типа RELAZ на лесной канатной дороге W30, произведенной в Швейцарии, может сэкономить 780 л в год дизельного топлива, что составляет 64 % экономии. Полученные результаты подтверждают перспективность и конкурентоспособность устройств RELAZ.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"20 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"128909193","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-11-08DOI: 10.22213/2413-1172-2020-3-25-30
M. Karelina, I. V. Kostyuk, T. Cherepnina, V. Rogov
Практика деятельности автотранспортных предприятий показывает, что в зависимости от характера производимых работ, как правило, существует не только обязательный приоритет нескольких критериев, например, при выборе автомобиля, но и необходимость получать дифференцируемые значения коэффициентов относительной важности по заданному уровню эффективности. Например, когда необходимо учитывать ряд свойств одновременно, каждое из которых определяется комплексом собственных показателей, и при этом требуется оптимизировать процесс их реализации. В этом случае необходимо получить сбалансированные значения коэффициентов относительной важности в соответствии с целями поставленных задач. Научный подход к решению данной задачи диктует необходимость принимать решение не по одному, а сразу по нескольким показателям эффективности.Особое внимание уделено расчетной оценке функции распределения долговечности на стадии проектирования и доводки опытного образца. Обоснована перспектива метода Монте-Карло, большим преимуществом которого является возможность наиболее полно учитывать рассеяние всех случайных величин в блоке нагружения, влияющих на функцию распределения долговечности. Приведен пример расчета функции распределения долговечности детали при переменных нагрузках в различных режимах эксплуатации. Расчетные данные, полученные по предлагаемому в работе методу, подтверждаются экспериментально, что позволяет рассматривать возможность применения метода для оценки вероятности разрушения механических систем.Универсальность метода определяет область его применения для различных узлов и деталей машин (подшипники, зубчатые колеса, валы и др).
{"title":"Some Features of Calculating Durability of Machine Components and Parts","authors":"M. Karelina, I. V. Kostyuk, T. Cherepnina, V. Rogov","doi":"10.22213/2413-1172-2020-3-25-30","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-3-25-30","url":null,"abstract":"Практика деятельности автотранспортных предприятий показывает, что в зависимости от характера производимых работ, как правило, существует не только обязательный приоритет нескольких критериев, например, при выборе автомобиля, но и необходимость получать дифференцируемые значения коэффициентов относительной важности по заданному уровню эффективности. Например, когда необходимо учитывать ряд свойств одновременно, каждое из которых определяется комплексом собственных показателей, и при этом требуется оптимизировать процесс их реализации. В этом случае необходимо получить сбалансированные значения коэффициентов относительной важности в соответствии с целями поставленных задач. Научный подход к решению данной задачи диктует необходимость принимать решение не по одному, а сразу по нескольким показателям эффективности.Особое внимание уделено расчетной оценке функции распределения долговечности на стадии проектирования и доводки опытного образца. Обоснована перспектива метода Монте-Карло, большим преимуществом которого является возможность наиболее полно учитывать рассеяние всех случайных величин в блоке нагружения, влияющих на функцию распределения долговечности. Приведен пример расчета функции распределения долговечности детали при переменных нагрузках в различных режимах эксплуатации. Расчетные данные, полученные по предлагаемому в работе методу, подтверждаются экспериментально, что позволяет рассматривать возможность применения метода для оценки вероятности разрушения механических систем.Универсальность метода определяет область его применения для различных узлов и деталей машин (подшипники, зубчатые колеса, валы и др).","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"7 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"127603322","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-11-06DOI: 10.22213/2413-1172-2020-2-38-45
E. Krylov, R. F. Valiev
Анализ связей в плоских механизмах является актуальной проблемой машиностроения. Несмотря на то, что классификация кинематических пар известна, проблематика сопряжения звеньев лежит в основе анализа и синтеза механизмов и машин, представляет значительный теоретический и прикладной интерес и продолжает привлекать ученых.Одной из задач, которые решаются в процессе анализа и синтеза механизмов, является замена высших кинематических пар низшими. Как правило, такая замена производится в целях выделения кинематических цепей нулевой подвижности, структурных групп Ассура. Однако замена может также быть актуальной для кинематического анализа цепей с высшими кинематическими парами в силу определенных вычислительных трудностей, связанных относительными скольжениями звеньев, и нерегулярностью формы соприкасающихся поверхностей. При актуальности этой замены ее использование для получения кинематических и передаточных функций затруднено в силу ситуативности замены, неизоморфности эквивалентного механизма. В то же время для ряда механизмов смешанного типа, к которым относятся зубчато-рычажные механизмы, эквивалентная замена позволила бы унифицировать методы кинематического анализа.Предложена технология замены высших кинематических пар звеньями с низшими парами, основанная на свойствах эвольвенты окружности. Доказана структурная и кинематическая эквивалентность такой замены для случая плоского зубчато-рычажного механизма. Показано, что изоморфность эквивалентного рычажного механизма позволит расширить возможности кинематического анализа, использовать кинематические функции, а также применять методы, основанные на рассмотрении мгновенных относительных вращений звеньев, в частности теорему Аронгольда – Кеннеди. Еще одним применением метода замены, который представлен в статье, будет расширение возможностей по выявлению контурных избыточных связей в механизме.
{"title":"Replacement in a Plane Geared Linkage of High Kinematic Pairs with Lower Pairs","authors":"E. Krylov, R. F. Valiev","doi":"10.22213/2413-1172-2020-2-38-45","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-2-38-45","url":null,"abstract":"Анализ связей в плоских механизмах является актуальной проблемой машиностроения. Несмотря на то, что классификация кинематических пар известна, проблематика сопряжения звеньев лежит в основе анализа и синтеза механизмов и машин, представляет значительный теоретический и прикладной интерес и продолжает привлекать ученых.Одной из задач, которые решаются в процессе анализа и синтеза механизмов, является замена высших кинематических пар низшими. Как правило, такая замена производится в целях выделения кинематических цепей нулевой подвижности, структурных групп Ассура. Однако замена может также быть актуальной для кинематического анализа цепей с высшими кинематическими парами в силу определенных вычислительных трудностей, связанных относительными скольжениями звеньев, и нерегулярностью формы соприкасающихся поверхностей. При актуальности этой замены ее использование для получения кинематических и передаточных функций затруднено в силу ситуативности замены, неизоморфности эквивалентного механизма. В то же время для ряда механизмов смешанного типа, к которым относятся зубчато-рычажные механизмы, эквивалентная замена позволила бы унифицировать методы кинематического анализа.Предложена технология замены высших кинематических пар звеньями с низшими парами, основанная на свойствах эвольвенты окружности. Доказана структурная и кинематическая эквивалентность такой замены для случая плоского зубчато-рычажного механизма. Показано, что изоморфность эквивалентного рычажного механизма позволит расширить возможности кинематического анализа, использовать кинематические функции, а также применять методы, основанные на рассмотрении мгновенных относительных вращений звеньев, в частности теорему Аронгольда – Кеннеди. Еще одним применением метода замены, который представлен в статье, будет расширение возможностей по выявлению контурных избыточных связей в механизме.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"14 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-11-06","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"124004936","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-11-06DOI: 10.22213/2413-1172-2020-2-46-53
S. Krylova, S. P. Oplesnin, A. Fot, A. Ibragimov, V. Zavyalov
Рассмотрены результаты разработки режимов роботизированной лазерной сварки пространственных сварных соединений тонкостенных изделий из жаропрочных сталей. Обоснована актуальность применения данного способа получения неразъемных соединений для крупногабаритных тонкостенных конструкций авиационной промышленности. Оговорены технологические сложности и условия модернизации роботизированного лазерного комплекса на базе непрерывного твердотельного лазера ЛС-2 для реализации технологии сварки пространственных элементов из жаропрочных сплавов. На основе структурных и дюрометрических исследований подтверждены преимущества контактной лазерной сварки без присадочной проволоки. Указаны оптимизированные параметры режима лазерной роботизированной сварки для сплава ХН50ВМКТЮР. Показана возможность управления свойствами сварного соединения посредством увеличения вкладываемой мощности лазерного излучения в пределах 0,7…1,8 кВт и скорости сварки в пределах 150…200 м/ч. Приведены сравнительные исследования влияния параметров различных способов производственной сварки на металлографию сварного шва и технологическую прочность сварного соединения.Анализ микроструктуры показал, что литая структура сварного шва, полученного лазерной сваркой, отличается от структуры, полученной классическими способами сварки, характерным мелкоячеистым дисперсным строением дендритных кристаллов и значительно меньшей по протяженности зоной термического влияния до 2…2,2 мм. Сварное соединение при этом обладает прочностью, не уступающей основному металлу, и пластичностью, отвечающей всем эксплуатационным требованиям к изделию. Установлено, что по границам ячеисто-дендритной структуры при охлаждении в интервале 650…850 °С интенсивно выделяются карбидные и интерметаллидные включения сложного химического состава, что формирует эффект упрочнения металла шва.Выполнена оценка стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных (горячих) трещин. Показано, что лазерная сварка сталей с большими скоростями охлаждения металла шва на уровне 2000 °С/сек. в температурном интервале хрупкости благоприятно сказывается на стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных горячих трещин. Данному факту способствует минимизация выделения в металле шва нежелательной γ′-фазы при охлаждении.
{"title":"Development of Technology for Robotic Laser Welding of Thin-Walled Products from Heat-Resistant Alloys","authors":"S. Krylova, S. P. Oplesnin, A. Fot, A. Ibragimov, V. Zavyalov","doi":"10.22213/2413-1172-2020-2-46-53","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-2-46-53","url":null,"abstract":"Рассмотрены результаты разработки режимов роботизированной лазерной сварки пространственных сварных соединений тонкостенных изделий из жаропрочных сталей. Обоснована актуальность применения данного способа получения неразъемных соединений для крупногабаритных тонкостенных конструкций авиационной промышленности. Оговорены технологические сложности и условия модернизации роботизированного лазерного комплекса на базе непрерывного твердотельного лазера ЛС-2 для реализации технологии сварки пространственных элементов из жаропрочных сплавов. На основе структурных и дюрометрических исследований подтверждены преимущества контактной лазерной сварки без присадочной проволоки. Указаны оптимизированные параметры режима лазерной роботизированной сварки для сплава ХН50ВМКТЮР. Показана возможность управления свойствами сварного соединения посредством увеличения вкладываемой мощности лазерного излучения в пределах 0,7…1,8 кВт и скорости сварки в пределах 150…200 м/ч. Приведены сравнительные исследования влияния параметров различных способов производственной сварки на металлографию сварного шва и технологическую прочность сварного соединения.Анализ микроструктуры показал, что литая структура сварного шва, полученного лазерной сваркой, отличается от структуры, полученной классическими способами сварки, характерным мелкоячеистым дисперсным строением дендритных кристаллов и значительно меньшей по протяженности зоной термического влияния до 2…2,2 мм. Сварное соединение при этом обладает прочностью, не уступающей основному металлу, и пластичностью, отвечающей всем эксплуатационным требованиям к изделию. Установлено, что по границам ячеисто-дендритной структуры при охлаждении в интервале 650…850 °С интенсивно выделяются карбидные и интерметаллидные включения сложного химического состава, что формирует эффект упрочнения металла шва.Выполнена оценка стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных (горячих) трещин. Показано, что лазерная сварка сталей с большими скоростями охлаждения металла шва на уровне 2000 °С/сек. в температурном интервале хрупкости благоприятно сказывается на стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных горячих трещин. Данному факту способствует минимизация выделения в металле шва нежелательной γ′-фазы при охлаждении.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"24 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-11-06","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"121176823","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2020-06-15DOI: 10.22213/2413-1172-2020-1-65-74
A. E. Fokeev, A. A. Atrahmanov, R. Dautov
Рассмотрены факторы, влияющие на выбор мощности силовых трансформаторов для подстанций напряжением 10(6)/0,4 кВ. Приведен обзор методов, позволяющих оценить допустимый уровень загрузки силовых трансформаторов при несинусоидальном характере тока нагрузки. Сформулированы рекомендации по выбору расчетного коэффициента загрузки силовых трансформаторов в зависимости от конструкции трансформатора, эксплуатационных характеристик, принятого режима резервирования и доли ответственных потребителей электрической энергии. Предложен алгоритм выбора мощности силовых трансформаторов с учетом влияния несинусоидальных токов нагрузки, предполагающий использование коэффициента снижения допустимой нагрузки. Получены зависимости коэффициента снижения допустимой нагрузки от доли полной мощности нелинейных потребителей при различном гармоническом составе тока нагрузки. Установлено, что для рассматриваемых гармонических составов тока нагрузки при изменении доли полной мощности нелинейной нагрузки от 0 до 100 % значения коэффициента снижения допустимой нагрузки изменяются в пределах 1,0…0,712. Проанализированы результаты выбора номинальной мощности силовых трансформаторов по предложенному алгоритму при различных режимах резервирования (различных значениях расчетного коэффициента загрузки). Выбор мощности силовых трансформаторов производился для трех типовых объектов, характеризуемых различным гармоническим составом тока нагрузки, при изменении доли полной мощности нелинейных потребителей от 0 до 100 %. Установлено, что для обеспечения нормативного срока службы силовых трансформаторов в рассматриваемых случаях их номинальная мощность должна быть увеличена на 25…60 %.Выбор мощности силовых трансформаторов с учетом влияния нелинейной нагрузки целесообразно осуществлять с использованием сведений о гармоническом составе тока нагрузки. Для этого на стадии расчета электрических нагрузок требуется определение расчетной полной мощности электроприемников, имеющих нелинейную вольт-амперную характеристику, и гармонического состава тока нагрузки.Предложенный алгоритм выбора мощности силовых трансформаторов может быть использован в составе методики расчета электрических нагрузок и выбора силового электрооборудования при проектировании трансформаторных подстанций для промышленных объектов, инфраструктурных объектов, жилых и общественных зданий.
{"title":"Selecting the Power Transformers Rated for 10(6)/0.4 kv Substations Taking into Account the Influence of Nonlinear Load","authors":"A. E. Fokeev, A. A. Atrahmanov, R. Dautov","doi":"10.22213/2413-1172-2020-1-65-74","DOIUrl":"https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-1-65-74","url":null,"abstract":"Рассмотрены факторы, влияющие на выбор мощности силовых трансформаторов для подстанций напряжением 10(6)/0,4 кВ. Приведен обзор методов, позволяющих оценить допустимый уровень загрузки силовых трансформаторов при несинусоидальном характере тока нагрузки. Сформулированы рекомендации по выбору расчетного коэффициента загрузки силовых трансформаторов в зависимости от конструкции трансформатора, эксплуатационных характеристик, принятого режима резервирования и доли ответственных потребителей электрической энергии. Предложен алгоритм выбора мощности силовых трансформаторов с учетом влияния несинусоидальных токов нагрузки, предполагающий использование коэффициента снижения допустимой нагрузки. Получены зависимости коэффициента снижения допустимой нагрузки от доли полной мощности нелинейных потребителей при различном гармоническом составе тока нагрузки. Установлено, что для рассматриваемых гармонических составов тока нагрузки при изменении доли полной мощности нелинейной нагрузки от 0 до 100 % значения коэффициента снижения допустимой нагрузки изменяются в пределах 1,0…0,712. Проанализированы результаты выбора номинальной мощности силовых трансформаторов по предложенному алгоритму при различных режимах резервирования (различных значениях расчетного коэффициента загрузки). Выбор мощности силовых трансформаторов производился для трех типовых объектов, характеризуемых различным гармоническим составом тока нагрузки, при изменении доли полной мощности нелинейных потребителей от 0 до 100 %. Установлено, что для обеспечения нормативного срока службы силовых трансформаторов в рассматриваемых случаях их номинальная мощность должна быть увеличена на 25…60 %.Выбор мощности силовых трансформаторов с учетом влияния нелинейной нагрузки целесообразно осуществлять с использованием сведений о гармоническом составе тока нагрузки. Для этого на стадии расчета электрических нагрузок требуется определение расчетной полной мощности электроприемников, имеющих нелинейную вольт-амперную характеристику, и гармонического состава тока нагрузки.Предложенный алгоритм выбора мощности силовых трансформаторов может быть использован в составе методики расчета электрических нагрузок и выбора силового электрооборудования при проектировании трансформаторных подстанций для промышленных объектов, инфраструктурных объектов, жилых и общественных зданий.","PeriodicalId":443403,"journal":{"name":"Bulletin of Kalashnikov ISTU","volume":"11 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2020-06-15","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134033843","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
扫码关注我们
求助内容：
应助结果提醒方式：