4 (178), 2021
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК
СОДЕРЖАНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
|
Ю. П. Макушев, Т. А. Полякова, Л. Ю. Волкова, В. В. Рындин Кинематический расчет и построение графиков высоты подъема и скорости толкателя тангенциальных кулачков с использованием программы MATHCAD DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-5-12 В статье показаны особенности конструкции тангенциальных кулачков с закруглением его вершины, приведена методика определения высоты подъема и скорости толкателя при качении ролика по прямой линии и его контакте с действительным профилем кулачка. Уточнены формулы для кинематического расчета тангенциального кулачка с учетом радиуса начальной окружности вала, радиуса закругления вершины кулачка и величины радиуса ролика толкателя. Приведены расчеты по определению хода и скорости толкателя при качении ролика на участках прямой и дугообразной поверхности тангенциальных кулачков с радиусом закругления 6 и 10 мм. Предложены формулы для определения подъема толкателя на участке качения ролика по радиусу вершины кулачка при постоянном коэффициенте λ = 1 и λ = 1,5. С использованием программы Mathcad выполнены расчеты и построены совмещенные графики подъема толкателя и изменения его скорости для двух видов тангенциальных кулачков. Ключевые слова: тангенциальный кулачок, вывод формул, расчет высоты подъема и скорости толкателя, программа Mathcad, графики. | 5–12 |
|
Д. В. Ситников, А. А. Бурьян Активный динамический гаситель колебаний при нестационарном режиме работы виброактивного агрегата DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-13-17 В работе рассмотрена система виброизоляции, в которой к подвижной массе активного динамического гасителя колебаний актуатором прикладывается усилие пропорционально измеренному значению реакции основания. В предположении, что актуатор без искажения формирует усилие пропорционально реакции основания, построены амплитудно-частотные и импульсные характеристики в зависимости от параметров системы. Показано, что рассматриваемая система виброизоляции достаточно эффективна в области низких частот, в том числе в области резонанса пассивной системы как при стационарном, так и при нестационарном режиме виброактивных сил. Ключевые слова: виброизоляция, нестационарный режим, активный гаситель колебаний, виброопора, электродинамический привод. | 13–17 |
|
А. А. Федоров, Ю. Е. Жданова, А. В. Линовский, Н. В. Бобков, Ю. О. Бредгауэр Влияние фазового состава титановых сплавов на параметры шероховатости, получаемые в процессе проволочной электроэрозионной обработки DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-18-24 В работе исследована шероховатость титановых α, α+β и β сплавов, полу- ченная проволочной электроэрозионной обработкой (ЭЭО) латунным электродом-инструментом в дистиллированной воде. Цель статьи — установить взаимосвязь электрических параметров проволочной электроэрозионной обработки с шероховатостью поверхностного слоя α, α+β и β титановых сплавов, в особенности с группой параметров Rk. Методом контактной профилометрии установлено, что фазовый состав титановых сплавов существенно влияет на высотные параметры шероховатости обработанных поверхностей, включая параметры группы Rk, по которым оцениваются функциональные свойства поверхностей — герметичность и износостойкость. Ключевые слова: электроэрозионная обработка, титановый сплав, шероховатость, маслоудерживающая способность. | 18–24 |
|
В. Г. Чуранкин, А. В. Лямцев, В. В. Деркач Конструкторско-технологическое обеспечение износостойкости поверхности эластомера резинокордных оболочек демпфирующих устройств DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-25-28 Рассматриваются два основных фактора, определяющих трение между несмазанными поверхностями эластомера и твердого основания при их относительном движении. Первый фактор — адгезия в областях реального (фактического) катализа и второй фактор — деформационная составляющая, которая обусловлена запаздыванием восстановления эластомера после внедрения неровности и называется гистерезисной составляющей трения. Одной из основных проблем повышения ресурса пневмоамортизаторов является минимизация износа покровного слоя резинокордной оболочки (РКО). Изнашивание РКО связано с тем, что в процессе соприкосновения металлической поверхности и поверхности РКО происходит трение скольжения, в результате чего изнашивается покровный слой РКО (в отдельных случаях с первым слоем корда) в зависимости от химсостава резины и особенностей эксплуатации пневмоамортизатора. Для минимизации изнашивания резины предлагается изменение конструкции пневмоамортизатора, с тем чтобы в контакте поверхностей резины и металла доминировало трение качения. Ключевые слова: трение, износ, резинокордные оболочки, пневмоамортизаторы, покровный слой, упругие деформации, подшипники качения. | 25–28 |
|
А. Ф. Батталов, Р. Т. Саетова, Я. В. Денисова Совершенствование организационно-методических вопросов аналитического контроля качества природного газа в испытательной лаборатории DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-29-33 Повышение требований к качеству природного газа, транспортируемого и используемого в промышленных и бытовых целях, заметно усилило роль аналитической лаборатории в производственном процессе, поскольку если результаты анализов, определяющие качество продукции, зависят от всей работы газотранспортного предприятия в целом, то качество и достоверность самих результатов анализа определяется работой лаборатории. Основа доверия потребителей к приобретаемой продукции обеспечивается достоверностью подтверждения соответствия продукции, установленной в требованиях технических регламентов и стандартов. Подтверждение качества выпускаемой продукции постоянно требует от аналитической лаборатории внедрения методов и методик контроля за качеством выполнения анализов. В качестве базы исследования выступает ООО «Газпром трансгаз Казань» — одно из газотранспортных дочерних обществ ПАО «Газпром», обслуживающее Ужгородский и Новопсковский коридоры магистральных газопроводов, газопроводы «Нижняя Тура–Пермь–Горький 1,2», «Оренбург–Заинск», «Казань–Нижний Новгород» и др. Объектом исследования является аналитический контроль качества природного газа, предметом — организационно-методические вопросы его проведения. В статье предложена методика расчета частоты отбора проб газа с применением автоматизированных алгоритмов, учитывающая данные об изменении состава и свойств газовых потоков за отчетный период. Описание методики представлено на примере расчетов частоты определений теплоты сгорания низшей (фактической калорийности) и плотности природного газа. В качестве объектов внедрения методики использовалась центральная химико-аналитическая лаборатория Инженерно-технического центра ООО «Газпром трансгаз Казань» и точки отбора проб газа на газораспределительных станциях магистральных газопроводов в зоне обслуживания общества. Обоснована актуальность применения данной методики для совершенствования проведения аналитического контроля качества в Испытательной лаборатории. Ключевые слова: испытательная лаборатория, природный газ, аналитический контроль качества, отбор пробы газа, среднее квадратическое отклонение, требуемая частота отбора проб. | 29–33 |
|
Р. Т. Саетова, И. А. Батталов, Я. В. Денисова Корпоративная система аккредитации ПАО «Газпром» как инструмент обеспечения единства измерений организации DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-34-40 Актуальность настоящего исследования обусловлена усилением роли химико-аналитических (испытательных) лабораторий газотранспортных обществ в реализации стратегии ПАО «Газпром» по обеспечению надежной и безаварийной транспортировки природного газа и необходимостью постоянного подтверждения своей беспристрастности в осуществлении производственных задач. Вопрос качества результатов измерений сегодня стоит очень остро. Защита интересов потребителя и прав поставщика обеспечивается точностью определения количественных и качественных показателей продукции, установленных техническими регламентами, стандартами и определяемых на основе достоверных измерений с целью минимизации рисков для жизни, здоровья человека и окружающей среды. Все виды испытаний, проводимые в организации, должны подпадать под обязательную или добровольную аккредитацию. В зависимости от видов измерительных процессов и области их применения к форме подтверждения соответствия лабораторий предъявляются различные требования. Обеспечению компетентности химико-аналитических лабораторий дочерних обществ и организаций ПАО «Газпром» в области оценки соответствия продукции способствует система корпоративной аккредитации, действующая в соответствии со стандартом организации СТО Газпром 5.8-2020. Единые требования, адаптированные под отраслевую специфику деятельности и достаточные для получения достоверных результатов измерений, побуждают дочерние общества ПАО «Газпром» становиться участниками обновленной системы аккредитации. В качестве базы исследования выступает ООО «Газпром трансгаз Казань». Объектом исследования является система обеспечения единства измерений ООО «Газпром трансгаз Казань». Предметом — порядок и мероприятия, осуществляемые испытательной лабораторией при аккредитации в корпоративной системе. Ключевые слова: газотранспортное предприятие, качество продукции, безопасность продукции, испытательная лаборатория, газ горючий природный, достоверность измерений, корпоративная система аккредитации, обеспечение единства измерений. | 34–40 |
|
А. К. Васильев, В. А. Дьяченко Анализ условий и критериев воспроизводимости ударного импульса на мехатронных испытательных стендах DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-41-45 Испытания на воздействие многократных ударов являются важной частью разработки любого изделия. Испытания проводят на стендах многократных ударов. С целью расширения диапазона функциональных параметров мехатронных стендов многократных ударов предложены: критерии выбора параметров пневматической подвески, метод прогнозирования изменения жесткости формирователя при работе стенда и метод оценки влияния воспроизводимости управляемых параметров на стабильность ударного импульса. В отличие от известных работ предлагаемые критерии и методы учитывают требования по воспроизводимости ударного импульса. Ключевые слова: стенд многократных ударов, испытания, пневматический привод, стабильность воспроизведения, параметры ударного импульса. | 41–45 |
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
|
А. Ф. Бурков, В. В. Миханошин, В. Х. Нгуен Повышение энергоэффективности силовых электроэнергетических установок малотоннажных пассажирских судов DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-46-51 Статья посвящена решению задачи повышения энергоэффективности силовых электроэнергетических установок быстроходных малотоннажных (глиссирующих) судов, используемых для пассажирских перевозок между прибрежными населенными пунктами на примере порта Владивосток, расположенного на полуострове Муравьева-Амурского, имеющего преимущественно сухопутное сообщение с расположенными на побережье населенными пунктами. Перенасыщенность автотранспорта, обусловленная необходимостью сообщений между населенными пунктами, характеризующимися, как правило, плотной застройкой, относится к основным причинам возникновения многочасовых транспортных заторов, которые ухудшают экологическую обстановку и увеличивают социальную напряженность в обществе. При этом снижается и туристическая привлекательность Приморья. К перспективным направлениям решения этой транспортной проблемы относится использование малотоннажных пассажирских, в частности глиссирующих, судов с гибридными электрифицированными силовыми пропульсивными установками. Согласно имеющимся данным, у таких судов отмечается пониженный расход горючесмазочных материалов, необходимых для функционирования силовых электроэнергетических установок и уменьшение вредных выбросов в окружающую атмосферу более чем в два раза по сравнению с аналогичными традиционными дизельными судами. Кроме того, перспективность предлагаемого научно-технического решения обусловливается сокращением времени пассажирских перевозок при снижении стоимости проездов. Ключевые слова: аккумуляторная батарея, гибридная электрифицированная энергетическая установка, главный двигатель, полупроводниковый преобразователь, синхронная обратимая машина. | 46–51 |
|
Б. В. Лукутин, Д. И. Муравьев Имитационная модель фотодизельной системы электроснабжения с интеллектуальным управлением в Matlab/Simulink DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-52-62 Рассмотрена имитационная модель автономной фотодизельной системы электроснабжения (ФДЭС) на постоянном токе. Модель ФДЭС, реализованная в блочном приложении Simulink программного комплекса Matlab, содержит: фотоэлектрическую станцию (ФЭС), дизель-генераторную установку (ДГУ), систему накопления электрической энергии (СНЭЭ), децентрализованный потребитель, а также вспомогательные преобразовательные устройства. ФДЭС-модель позволяет производить анализ энергетического баланса между генерацией, потреблением и доступным энергетическим обменом от СНЭЭ в сопряжении на шине постоянного тока (ШПТ). С помощью предлагаемой модели возможен анализ и оптимизация технико-экономических показателей ФДЭС на постоянном токе с приоритетом генерации ФЭС, что обеспечивает: уменьшение потребления дизельного топлива и карбонизации воздуха, снижение стоимости 1 кВт⋅ч электроэнергии для децентрализованного потребителя, разработку алгоритмов интеллектуального управления составом и режимами электротехнического комплекса. Полученные технико-экономические показатели ФДЭС на постоянном токе превосходят аналогичные системы на переменном токе за счет возможности увеличения вклада ФЭС в энергетический баланс автономной системы электроснабжения. В результате численных экспериментов с изменяющимися входными условиями: годовыми изменениями инсоляции и температуры на различных широтах, авторами обоснованы технические, экономические, экологические критерии эффективности принятия решений и рекомендации по проектированию и эксплуатации ФДЭС на постоянном токе. Разработаны интеллектуальные алгоритмы эффективного управления ФДЭС на постоянном токе. Ключевые слова: фотодизельные системы электроснабжения, системы постоянного тока, фотоэлектрические станции, системы накопления электрической энергии, возобновляемые источники энергии, интеллектуальное управление. | 52–62 |
|
А. Л. Каштанов, Ю. В. Плотников Методика выбора мест установки систем автоматического резервирования мощности тяговых подстанций постоянного тока DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-63-66 В работе представлена методика выбора мест установки систем резервирования мощности тяговых подстанций для снижения потерь электроэнергии в системе тягового электроснабжения железных дорог постоянного тока. Выполнен анализ основных критериев, оказывающих влияние на эффективность и надежность работы системы тягового электроснабжения постоянного тока. Разработан алгоритм выбора мест установки систем резервирования мощности, позволяющий отобрать тяговые подстанции, обеспечивающие наибольший энергетический эффект при установке систем. Ключевые слова: система тягового электроснабжения, тяговая подстанция постоянного тока, преобразовательный агрегат, потери электроэнергии, энергоэффективность. | 63–66 |
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ
И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
|
С. В. Бирюков, Л. В. Тюкина, А. В. Тюкин Метод измерения напряженности неоднородных электрических полей по среднему значению DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-67-74 Измерение и контроль уровней напряженности неоднородных электрических полей с высокой точностью довольно сложная задача. Решение этой задачи связано как с разработкой новых датчиков, так и методов измерения напряженности электрического поля. Создание новых высокоточных электроиндукционных датчиков исчерпало свои возможности на современном уровне техники и технологии. Поэтому нужны новые идеи решения задач высокоточного измерения напряженности электрического поля. Одним из таких путей является разработка новых методов измерения. Существующие методы измерения, характеризующиеся сложностью процессов измерения, пригодностью в одних случаях и непригодностью в других, не обеспечивают желаемых метрологических характеристик. Поэтому работы, связанные с разработкой методов измерения напряженности неоднородных электрических полей, не стоят на месте и являются актуальными. Целью исследования стало создание нового метода измерения напряженности электрических полей с использованием известных датчиков, позволяющего значительно уменьшить погрешность измерения неоднородных электрических полей. Сформирована идея построения нового метода измерений. Идея метода заключается в том, что при наличии двух физических величин, измеренных с разными по знаку значениями погрешности, среднее значение физической величины всегда будет ближе к истинному значению. Исходя из этого, предложен новый метод измерения напряженности неоднородных электрических полей, связанный только лишь с оригинальным процессом измерения. Метод измерения получил название «Метод среднего значения» (МСЗ). Оценка погрешности этого метода показывает снижение погрешности измерения до +5 % при полном пространственном диапазоне измерения 0≤a≤1. Используя «Метод среднего значения» можно добиться значительного повышения точности измерения напряженности неоднородных электрических полей в широком пространственном диапазоне измерений по сравнению с известными методами. Ключевые слова: датчик напряженности электрического поля, одинарный датчик, двойной датчик, метод измерения, напряженность электрического поля, погрешность от неоднородности поля. | 67–74 |
|
Р. А. Ахмеджанов, А. И. Чередов, А. В. Щелканов Градиентометр напряженности магнитного поля DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-75-79 Измерения параметров магнитного поля являются основой всех магнитных измерений. Большинство методов измерений параметров магнитного поля базируется на силовом (энергетическом) взаимодействии магнитного поля с макро- или микроскопическими токами и электромагнитной индукции. В работе рассматривается возможность построения градиентометра напряженности магнитного поля на основе абсолютной винтовой неустойчивости электронно-дырочной плазмы полупроводникового образца. Приведены функциональная схема градиентометра и результаты экспериментальных и теоретических исследований чувствительного элемента градиентометра. Ключевые слова: градиент напряженности, образец, поле, чувствительный элемент, диапазон, чувствительность. | 75–79 |
|
Б. Д. Женатов Расширение динамического диапазона устройства выборки и хранения весовым интегрированием узкополосного колебания DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-80-82 Наиболее узким местом высокочастотных цифровых радиоприемных устройств, с точки зрения динамических характеристик, является процесс аналого-цифрового преобразования. Чаще всего для обеспечения требований по быстродействию и динамическому диапазону аналого-цифрового преобразования перед аналого-цифровым преобразователем (АЦП) включают устройство выборки и хранения (УВХ), которое существенно проще по структуре, чем структура АЦП, но позволяет снизить требования к АЦП по его быстродействию и динамическому диапазону. Предложен метод расширения динамического диапазона интегрирующего устройства выборки и хранения для цифровых радиоприемных устройств с использованием весового интегрирования входного узкополосного колебания. Ключевые слова: интегрирующее устройство выборки и хранения, весовое интегрирование, узкополосное колебание, нелинейная модель. | 80–82 |
|
Е. В. Леун Основы построения струйно-капельных оптических систем измерений напряженности электрического поля. Часть 1 DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-83-90 В статье обсуждаются принципы и возможности применения струйно-капельных оптических измерительных систем для контроля напряженности электрического поля (НЭП). Рассматриваются два примененных технических приема. Во-первых, отклонение летящих заряженных капель (шариков, полых гранул), используемых в качестве микрообъектов, чувствительных к НЭП и отклоняющихся от заданной прямолинейной траектории движения, подобно электрону в кинескопе. Во-вторых, стробоскопическое определение положения и/или смещений капель за счет импульсного освещения боковой стороны отклоненной капли оптическим потоком и измерения для него угла отражения. Обсуждаются возможности реализации дифференциального метода измерений НЭП. Рассматриваются особенности применения жидкостей с добавлением нанопорошков металлов или на основе жидких металлов, а также полых капель в виде микросфер или пустотелых гранул. Ключевые слова: электрокаплеструйные технологии, вынужденный капиллярный распад струи, капельный поток, капля, микросфера, гранула, рефлектометрический метод измерения, электростатический заряд, напряженность электрического поля. | 83–90 |
|
Е. А. Котов, А. Д. Друк, Д. Н. Клыпин Разработка экзоскелета нижних конечностей человека для медицинской реабилитации DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-91-97 В статье рассматривается проектирование конструкции и системы управления экзоскелета нижних конечностей человека для совершенствования медицинской реабилитации. Целью работы является разработка реабилитационного устройства, способного обеспечить контролируемое движение в двух плоскостях, а также сохранение равновесия без потери мобильности. Предложены и охарактеризованы конструкция и система управления реабилитационного тренажера, предназначенного для проведения механотерапии нижних конечностей пациентов с локомоторными нарушениями. Разработанная система обладает рядом существенных отличий от аналогов и может быть рекомендована для экспериментального исследования на пациентах с нарушениями локомоторных функций. Ключевые слова: экзоскелет, биомехатроника, реабилитационно-исследовательский комплекс, вертикализатор, электропривод, роботизированная механотерапия. | 91–97 |