Полоцкий государственный университет

Полоцкий
государственный
университет

ВЕСТНИК ПОЛОЦКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. 
СЕРИЯ В. ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. ПРИКЛАДНЫЕ НАУКИ 2010. № 8

Иванов В.П., Кастрюк А.П. Новая концепция восстановления деталей

Рассматривается новая концепция восстановления деталей – разработка модульных процессов восстановления деталей, повышающих эффективность ремонтно-восстановительного производства. Определены геометрические и технологические модули восстанавливаемых деталей на основании классификации их элементов. Приведено содержание технологических модулей, обеспечивающих восстановление геометрических параметров и эксплуатационных свойств конструктивных элементов деталей. Показан состав технологического процесса восстановления детали из технологических модулей и обос-нована эффективность предложенной концепции. Модульное построение процессов восстановления деталей – эффективное направление их технологической унификации. В составе технологической подготовки восстановительного производства оно обеспечивает нормативный уровень качества деталей с наименьшими затратами и трудоемкостью.

Данилов В.А., Киселев Р.А. Методологические основы расширения технологических возможностей металлорежущих станков

Рассматриваются общие пути обеспечения универсальности модернизируемых и проектируемых металлорежущих станков с учетом кинематического и компоновочного факторов. Предложен подход к решению этой задачи, основанный на модификации кинематической структуры модернизируемого станка на основе синтеза схем формообразования, обеспечивающей расширение множества создаваемых им исполнительных движений для формирования производящих линий заданной поверхности. Применительно к зубофрезерным станкам показаны пути практической реализации этого подхода за счет разрыва существующих и введения новых кинематических связей, выполнения при необходимости функции кинематики формообразования приспособлением и инструментом, исходя из кинематической схемы обработки и структуры создаваемых исполнительных движений. Показана роль компоновочного фактора в обеспечении универсальности станка при оснащении дополнительным исполнительным органом и модульном построении конструкции.

Голембиевский А.И. Синергетическая модель эволюции множества способов нарезания цилиндрических зубчатых колес

С позиций общей теории систем описываются пионерные способы (S-системы) нарезания цилиндрических зубчатых колес. В этой группе способов формообразующей обработки воспроизведение профиля зубьев осуществляется посредством копирования и обката, а линии зуба по длине – посредством строгания (долбления), фрезерования и точения. На основе системного описания пионерных способов предлагается синергетическая модель эволюции открытого множества способов механической обработки резанием цилиндрических зубчатых колес.

Туромша В.И. Взаимосвязь параметров металлорежущего станка и инструмента

Получена математическая зависимость, позволяющая обосновать выбор предельного значения мощности привода главного движения станка с учетом качественных параметров режущего инструмента при обработке деталей из различных материалов. Разработана методика и приведены примеры расчета для токарного станка. Установлено, что применение качественного инструмента позволяет повысить мощность главного привода станка и производительность обработки деталей при заданных (постоянных) параметрах сечения срезаемого слоя. При постоянной мощности главного привода достигается увеличение производительности обработки и уменьшение параметров сечения срезаемого слоя за счет увеличения скорости резания. На основе математической модели, обеспечивающей одновременно полную загрузку станка по мощности и использование режущего инструмента по стойкости, исследовано влияние параметров станка и режущего инструмента на элементы сечения срезаемого слоя, скорость резания и объем удаляемого в единицу времени материала.

Лустенков М.Е., Макаревич Д.М., Прудников А.П., Макаревич С.Д. Структурный анализ передач с промежуточными телами качения и конструктивные возможности повышения их КПД

Исследуются вопросы структурного анализа передач с промежуточными телами качения в зацеплении. Рассмотрены конструкции передач с телами качения, контактирующими с основными звеньями посредством промежуточных элементов (подшипников), исследована степень подвижности передач данного типа. Проведенный анализ показал повышение степени подвижности данных механизмов, что снижает переопределенность структуры передач с промежуточными телами качения и требования к точности изготовления и сборки передач. Предложена конструкция планетарной зубчато-шариковой передачи с двухвенцовым сателлитом, в который встроена планетарная шариковая передача, позволяющая создавать механические передачи с большими значениями передаточных отношений при сохранении высокого КПД. При этом передача является компактной в радиальном направлении при малых расстояниях между осями сателлита и передачи.

Каштальян И.А., Козорез А.А., Шпак А.В. Имитационная модель системы диагностирования и коррекции режущего инструмента на токарных станках с числовым программным управлением

Рассмотрена задача оценки интенсивности изнашивания и определения состояния предельного износа режущего инструмента на токарных станках с числовым программным управлением (ЧПУ) по изменению энтропийного коэффициента стабильности размеров обработанных заготовок. Представлены математическая модель и алгоритм расчета энтропийного коэффициента стабильности. Приведена структурная схема системы диагностирования режущего инструмента и обобщенный алгоритм ее функционирования. Описана имитационная модель диагностики состояния и коррекции режущего инструмента. Представлена структура базы данных для хранения информации о работоспособности режущего инструмента.

Кривко Г.П. Особенности образования регулярного микрорельефа на сферических поверхностях торцов роликов подшипников

Рассмотрены особенности образования регулярного микрорельефа на сферической поверхности торцов роликов роликовых подшипников. Регулярный микрорельеф позволяет улучшить условия контакта ролика со средним бортом внутреннего кольца подшипника, что приведет к уменьшению коэффициента трения между поверхностями соприкасающихся деталей. Это позволит в дальнейшем создать подшипники качения с улучшенными техническими свойствами, а следовательно с меньшими энергозатратами механизмов машин. Доказано, что после перекрестного шлифования на поверхности торца роликов роликовых радиальных сферических подшипников имеет место двухрядная криволинейная шероховатость. Такая шероховатость улучшает условия смазки трущихся поверхностей, что обеспечивает снижение момента сопротивления вращению при восприятии осевой нагрузки.

Хейфец М.Л., Гайко В.А., Зевелева Е.З., Бородавко В.И. Структурный синтез и параметрическая оптимизация технологических комплексов комбинированной обработки

Рассмотрена структура технологических комплексов комбинированной обработки. Описаны межуровневые связи элементов комплекса. Предложено для определения связей между составляющими элементами, функциональными системами, функциональными подсистемами и функциональными элементами строить графы кортежей. Показано, что анализ графов кортежей позволяет установить количество взаимосвязей между различными уровнями составляющих. Рекомендовано для выяснения целесообразности создания технологического комплекса комбинированной обработки кортежи объединять и определять совпадающие связи и функциональные элементы комплекса. Предложено структурный синтез технологических комплексов проводить на основании статистического анализа связей по топологической модели, сформированной совмещением трех нижних уровней графов кортежей технологических модулей из пяти для различных видов обработки, а параметрическую оптимизацию связей комплекса – ребер графов – рекомендовано проводить, используя ортогональное планирование экспериментов. Показано, что компоновка комплекса объединяет рабочие поля, которые формируются в результате пересечений полей детали, инструмента и потока энергии в рабочей зоне технологической системы.

Гарабажиу А.А. Разработка новой энергосберегающей конструкции роторно-центробежного смесителя для перемешивания сухих сыпучих материалов

Интенсификация процессов перемешивания сухих сыпучих материалов при снижении их энергоемкости в настоящее время является актуальной задачей для большинства химических, фармацевтических, пищевых и ряда других производств Республики Беларусь. В большинстве случаев данная проблема решается путем реконструкции или модернизации существующего смесительного оборудования или же путем создания и внедрения новых высокоэффективных энергосберегающих машин и аппаратов. На основании анализа специальной научно-технической и патентной литературы представлены основные механизмы и способы смешения сыпучих материалов, определены основные направления интенсификации процесса перемешивания в современных конструкциях смесительного оборудования. Рассмотрены типовые конструкции и принцип действия современных центробежных смесителей, определены их основные достоинства и недостатки. Проанализировав достоинства и недостатки данного типа смесителей, разработана принципиально новая энергосберегающая конструкция роторно-центробежного смесителя с дополнительными вентиляторными лопатками для перемешивания сухих сыпучих материалов.

Савич Е.Л., Кручек А.С. Применение системного подхода к проблеме обеспечения безопасности транспортных средств

Статья посвящена изучению проблемы обеспечения безопасности транспортных средств при помощи методов и средств системного анализа. В ходе исследования проведены системный анализ проблемы обеспечения безопасности транспортных средств и синтез системы, позволяющей повысить эффективность ее решения. Обоснована необходимость создания государственной системы допуска транспортных средств к участию в дорожном движении. Выделены основные задачи, требующие решения в данной сфере. Предложены основные принципы формирования государственной системы обес-печения безопасности транспортных средств.

Адамович А.Л., Грозберг Ю.Г., Кизина О.А., Гринчик Н.Н., Кундас С.П. Моделирование тепловлагопереноса при конвективной и микроволновой сушке древесины

Предложена система дифференциальных уравнений, которая позволяет качественно и количественно исследовать процессы тепломассообмена при сушке капиллярно-пористых материалов, в частности при СВЧ-сушке, с учетом фильтрационного переноса жидкой и газообразной фаз, изменения диэлектрических и теплофизических характеристик материала и предусматривает взаимосвязанное и сквозное численное решение. Предложено уравнение изотермы десорбции древесины для использования в замыкающих соотношениях разработанной системы уравнений. Представлены и проанализированы результаты численного исследования конвективной сушки, СВЧ-сушки и комбинированной сушки образца древесины в одномерном случае. Дана оценка энергозатрат рассмотренных способов сушки. Представлены и проанализированы результаты численного моделирования процессов тепломасообмена при СВЧ-сушке образца толщиной, превышающей длину СВЧ-волны, а также при сушке с импульсным подводом СВЧ-энергии.

Ольшанский А.И., Ольшанский В.И. Исследование кинетики сушки влажных тонких плоских материалов

Проведено экспериментальное исследование кинетики сушки тонких плоских материалов в периоде падающей скорости сушки. На основании анализа и обработки многих экспериментальных данных по сушке различных материалов получены приближенные зависимости для расчета важнейших кинетических характеристик процесса сушки. Предлагаемый метод расчета влаготеплообмена в процессе сушки основан на наиболее общих закономерностях процесса сушки и обобщенных устойчивых переменных: обобщенном времени сушки, относительной плотности теплового потока, критерии Ребиндера. Данный метод расчета кинетики сушки позволяет свести расчет теплообмена к расчету влагообмена и избежать опре-деления коэффициентов теплообмена во втором периоде. Для проверки точности предлагаемого метода расчета времени сушки и средней температуры материала проведено сопоставление опытных и расчетных значений по полученным уравнениям, которое показало достаточное надежное совпадение экспериментальных и расчетных значений, исследуемых параметров процесса сушки. При использовании данно-го метода отпадает необходимость в построении кривой скорости сушки, в нахождении приведенного критического влагосодержания и относительных коэффициентах сушки.

Мальцев С.В., Чертков В.М. Компрессия речи на основе доминирующих спектральных компонентов

Рассмотрены особенности сжатия речевого потока без ухудшения качества восстановленной речи на основе отбора доминирующих спектральных компонентов. Отбор доминирующих спектральных компонентов производится на основе критериев психоакустических принципов. Представлена схема компрессии речи и ее математическая модель на основе спектрального сжатия. Для объективной оценки качества восстановленной речи рассчитано математическое ожидание, дисперсия и среднеквадратическое отклонение уровня отличия восстановленного сигнала от исходного. Рассмотрена схема синтеза речевого сигнала в реальном времени при использовании метода наложения со сложением, реализованная на основе набора аппаратных и программных средств DSP на базе микропроцессорного модуля TMS320VC5510.

Вершинин А.С., Шалавин С.А. Оценка методической погрешности способа преобразования электрической емкости во временной интервал методом ее заряда фиксированным постоянным током

Представлены результаты сравнительного анализа методической погрешности способов преобразования реальной электрической емкости во временной интервал методом ее прямого заряда, а также методом заряда-разряда емкости фиксированным постоянным током. Получены аналитические зависимости изменения напряжения на емкости во времени для процессов заряда и разряда емкости с учетом наличия сопротивления утечки реальной емкости. Получены аналитические выражения для абсолютной и относительной методической погрешности преобразования с учетом влияния сопротивления утечки. Приведены результаты вычислений методических погрешностей, выполненные для способов преобразования методом прямого заряда емкости и методом заряда-разряда емкости при одинаковых значениях параметров преобразования. По полученным результатам сделаны выводы и даны рекомендации по снижению методических погрешностей рассмотренных способов преобразования электрической емкости во временной интервал.

Бордусов С.В., Мадвейко С.И. Исследование влияния эффекта «загрузки» разрядной камеры на оптические характеристики СВЧ-плазмотрона резонаторного типа

Представлены результаты исследований влияния различного количества и разной толщины объектов обработки, расположенных в объеме разрядной камеры, на плазмообразование в СВЧ-плазмотроне на базе резонатора прямоугольной формы. В качестве материала обрабатываемых объектов использовались пластины из монокристаллического кремния, ситалла и нержавеющей стали. Изучались оптико-спектроскопическая и интегральная оптическая светимость СВЧ-разряда низкого вакуума.

Шилин Д.Л. Моделирование режима детерминированного хаоса в системах фазовой синхронизации

Исследуется режим детерминированного хаоса в системах фазовой синхронизации. Автором предложена математическая модель устройства фазовой синхронизации, на базе которой выполнено имитационное моделирование систем. Проведен анализ режимов работы, получены параметры системы, которые обеспечивают достижение режима детерминированного хаоса в системах фазовой синхронизации. Представлены результаты имитационного моделирования переходных процессов в системах фазовой синхронизации. С точки зрения исследования режима детерминированного хаоса, применения этого режима для передачи, кодирования и хранения информации рассматриваемый вопрос представляет практический интерес.

Шумов О.В. Разработка многокомпонентного припоя на основе меди

Рассмотрены некоторые аспекты разработки многокомпонентного припоя на основе меди. На основе анализа существующих методов улучшения свойств паяных соединений, в частности, повышения их прочности, был предложен концептуальный подход к созданию эффективных плавочных материалов. Подход базируется на следующих принципах. Для достижения высокой прочности паяных соединений припой получается путем насыщения меди легирующими элементами, которые обеспечивают высокую жидкотекучесть плавочного материала при температуре пайки и способствуют залечиванию газовых и диффузионных пор, а также обеспечивают повышение энергии связи и ухудшение условий испарения легирующих элементов из поверхностных слоев при пайке. Для реализации данного подхода использована технология синтеза насыщающих слоев на поверхности медной основы за счет осаждения гальванических покрытий с легкоплавкими включениями и последующей термической обработкой. Приводятся результаты испытаний на прочность соединений, паянных припоями системы медь – фосфор, медь – цинк, медь – цинк – никель – фосфор.

Бринкевич Д.И., Вабищевич Н.В., Вабищевич С.А. Разупрочнение приповерхностного слоя монокристаллов арсенида галлия при высокотемпературной обработке

Методом микроиндентирования исследованы физико-механические характеристики (микротвердость, микрохрупкость, трещиностойкость) термообработанных при температуре 910 ?С в течение 24 часов в атмосфере инертного газа монокристаллов GaAs, полученных методом Чохральского. Установлено, что термообработка приводит к разупрочнению приповерхностной области GaAs – снижению значений микротвердости и трещиностойкости. Геттерирующая термообработка с пленками (Cr, V, AlN) усиливает приповерхностное разупрочнение GaAs, причем наиболее сильное влияние оказывала термо-обработка с пленкой Cr, а наименьшее – с пленкой AlN. Показано, что эффект приповерхностного разупрочнения обусловлен генерацией вакансий вследствие испарения из приповерхностной области мышья-ка и очисткой указанной области от междоузельных примесей.

Шматов A.А., Жилинский О.В., Лактюшина Т.В., Жавнерко Г.К., Соломянский А.Е. Исследование и компьютерное проектирование процесса ТГХО твердого сплава ВК6

Приведены результаты исследования триботехнических свойств твердосмазочных покрытий, полученных на твердом сплаве ВК6 (94 % WC, 6 % Со) в результате термогидрохимической обработки (ТГХО). Выполнена оптимизация насыщающего состава и температурно-временных параметров процесса ТГХО по коэффициенту трения полученных покрытий. Используя математические модели, построены диаграммы «параметры процесса – свойство». Разработан простой и экономичный способ термогидрохимической обработки твердых сплавов, использование которого позволяет повысить эксплуатационную стойкость различных видов твердосплавного режущего инструмента по сравнению со стандартным. Обработка по оптимальному режиму ТГХО позволяет в условиях отсутствия смазки снизить коэффициент трения поверхности твердого сплава в 3,6…4,0 раза по сравнению с необработанным.

Ткаченко Г.А. Механизм структурообразования углеродистых сталей при циклическом индукционном нагреве

Исследуется влияние циклического индукционного нагрева на процессы структурообразования углеродистых конструкционных сталей. Установлен ряд особенностей структурообразования при циклическом нагреве. В процессе циклической обработки на поверхности могут формироваться структуры вторичной рекристаллизации. После четырехкратной и более циклической обработке структура стали дефектна и склонна к рекристаллизации при отжиге. При рекристаллизационном отжиге происходит избирательный рост зерен за счет миграции границ. Полученные в структуре крупные рекристаллизованные зерна имеют прямые границы и оригинальную кристаллографическую ориентировку. Ровные границы указывают на то, что энергия границ минимальна и зерна находятся в равновесном состоянии. При продолжительном циклическом нагреве в тонком поверхностном слое возможна рекристаллизация наклепанных зерен, сопровождаемая вторичной рекристаллизацией и формированием зерен «гигантов».

Березиенко В.П., Фурманов С.М., Болотов С.В., Бендик Т.И. Методика программного управления процессом контактной точечной сварки

Статья посвящена созданию и программной реализации в среде LabVIEW методики, обеспечивающей устойчивое протекание процесса контактной точечной сварки за счет изменения эпюры сварочного тока как основного энергетического параметра процесса. Методика позволяет обеспечить стабилизацию количества энергии, затраченной на образование сварного соединения, и снижение глубины вмятин на лицевых поверхностях изделий. Применение предварительного импульса тока подогрева позволяет снизить требуемое усилие сжатия токоподводящих электродов при сварке и обеспечить стабилизацию начального контактного сопротивления, используемого для автоматической настройки величины сварочного тока.

Михлюк А.И. Особенности деформации при непрерывно-последовательной закалке токами высокой частоты деталей трансмиссии мобильных машин

Исследуются особенности деформации при непрерывно-последовательной закалке ТВЧ деталей трансмиссии мобильных машин. Проанализированы технологические возможности оборудования для обеспечения стабильных линейных размеров поверхностей различного назначения. Повышение механических свойств изделий объясняется внутренней структурой материала. Представлены статистические данные по деформациям различных поверхностей при непрерывно-последовательной индукционной закалке деталей мобильных машин, полученные при проведении опытно-экспериментальных работ, и результаты оптимизации режимов и способов закалки, обеспечивающие минимизацию величин деформаций. Результаты исследований позволили оптимизировать режимы индукционной термообработки и повысить конструкционную прочность деталей и узлов мобильных машин.

Михалюк М.М., Ткачев С.М. Комплексное модифицирование дорожного битума

Изучено комплексное влияние на качество дорожного битума присадок различного функциональ-ного действия: сульфонатной С-150, повышающей устойчивость к старению, и адгезионной «Азол». На основании оценки термоокислительной стабильности (ТОС) по величине комплексного показателя и адгезионных свойств по степени покрытия минерального материала вяжущим установлено, что только при совместном введении таких добавок в оптимальном количестве благодаря синергизму их действия возможно одновременно увеличить адгезию и ТОС исходного битума. Показано, что в результате старения адгезионные свойства образца с комбинированной добавкой изменяются менее интенсивно по сравнению с битумами, модифицированными отдельно каждой из присадок. Повышение качества вяжущего путем комплексного модифицирования обеспечит увеличение срока службы дорожного покрытия, что приведет к снижению затрат на его текущий и капитальный ремонт.

Абаев Г.Н., Андреева Р.А., Ельшина И.А., Шевченко Л.П., Горский Н.Е. Неорганический остаток избыточного ила очистных сооружений и его роль в комплексной переработке органосодержащих отходов

Статья посвящена исследованию свойств неорганического остатка отходов очистных сооружений. Рассматриваемый неорганический остаток является одним из продуктов комплексной переработки органических отходов, технологии, разработанной на кафедре химической техники УО «ПГУ». Результаты проведенных исследований показали, что неорганический остаток обладает важными свойствами и играет существенную роль в рассматриваемой технологии, оказывая влияние на все основные стадии процесса (обезвоживание, метаногенез, термодеструкция, разделение биогаза).

Волкова М.В., Бакутис Т.А., Ермак А.А. Влияние продукта взаимодействия рапсового масла с моноэтаноламином на свойства остатка висбрекинга

Рассмотрены причины, приводящие к снижению коллоидной устойчивости частиц дисперсной фазы остатка висбрекинга нефтяного гудрона. Приведены результаты исследования свойств продукта взаимодействия нерафинированного рапсового масла с моноэтаноламином. Изучено влияние вышеука-занного продукта на коллоидную устойчивость, химическую активность, низкотемпературные свойства и динамическую вязкость остатка висбрекинга. Показано, что продукт взаимодействия рапсового масла с моноэтаноламином оказывает эффективное пептизирующее и стабилизирующее воздействие на частицы дисперсной фазы остатка висбрекинга.

Покровская С.В., Ощепкова Н.В., Зубова А.В., Юревич Е.В. О возможности получения пластичных смазок на основе отработанных моторных масел

Представлены результаты исследования физико-химических и эксплуатационных свойств предварительно синтезированных пластичных смазок, сырьевыми компонентами которых являлись отработанные моторные масла (масло нецентрализованного сбора, нефтяное масло МИ 1-3 и полусинтетическое масло МИ 2-2 производства ОАО «Нафтан»), рафинированное рапсовое масло «Домашнее» СТБ 1486-2004 (РМ), нефтяной гач, петролатум ПС-55, вязкостная присадка «Плексол». Рекомендована рецептура смазки с оптимальным, выявленным в ходе эксперимента соотношением описанных выше компонентов. Приведен сравнительный анализ свойств синтезированных смазок с аналогичными свойствами промышленно производимых смазок (ПВК, ГОИ-54п и т.д.). Предложена возможная область применения полученных смазочных композиций, которая способствует рациональному использованию и продлению жизненного цикла отработанных моторных масел.

Рудинская Т.А., Халил В.Б. Альтернативный метод разделения смесей, содержащих углеводороды

Представлен обзор литературных данных, посвященных процессу мембранного разделения жидких смесей, содержащих углеводороды. Изложены основные направления развития мембранной науки и технологии в Российской Федерации. Показаны общие характерные для всех мембранных процессов положительные свойства с точки зрения аппаратурного оформления. В частности, рассмотрен процесс мембранного разделения методом первапорации. Даны различные способы проведения первапорации: вакуумная первапорация, термопервапорация, первапорация с газом-носителем. В зависимости от состава разделяемой смеси рассмотрены типы первапорации – гидрофильная и органофильная. На сопос-тавлении некоторых процессов, применяемых для обработки сточных вод, установок разделения азеотропной смеси этанол – вода, мембранной установки переработки нефти с АВТ показаны преимущества процесса первапорации. Приведены примеры мембранных технологий, улучшающих качество топлив путем снижения содержания в них сернистых соединений. Показана возможность получения товарных продуктов из отходов нефтепереработки. На основании изложенного сделан вывод о перспективности применения мембранных процессов взамен традиционным методам разделения благодаря их экологиче-ской безопасности и снижению энергопотребления.

Трофименко И.Л., Вепринцев Н.В. Исследование возможности использования летнего дизельного топлива с добавками других топлив в условиях низких температур

Рассмотрены вопросы подбора смесей, состоящих из летнего дизельного топлива с керосином или бензином, определения их физико-химических свойств с последующим сравнением со стандартными требованиями к зимнему дизельному топливу. Оценка результатов влияния добавки керосина и бензина к дизельному топливу в соответствующей пропорции проводилась по изменению мощностных показателей, расходу топлива и дымности отработавших газов. С увеличением процентного содержания керосина осветительного в смеси с дизельным летним экологически чистым топливом вязкость понижается и приближается к стандартному значению для зимнего дизельного топлива, что благоприятно сказывается на работе двигателей внутреннего сгорания при низких температурах, особенно при прокачке топлива через фильтрующий элемент. Приведены результаты сравнительных испытаний на дизельном двигателе.