Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
Верификация нестационарной математической модели твердения бетона в теплотехнологических установках
Get PDFThermo-technical installations consuming significant amounts of thermal energy are used in order to intensify precast and reinforced concrete production processes under industrial conditions. Despite significant progress in the study of concrete hardening in accelerated hydration devices, a prominent lack of reliable and cost-effective research and optimization methods of their operation is observed. The methods used in real production processes are mainly based on empirical dependences obtained for specific technological conditions. These methods can not always be applied for other modes and technologies. The present paper develops calculation methods based on fundamental laws that make it possible to obtain functions for evolution of concrete product hydration process. Methods of mathematical modeling permit to develop new ways directed on improvement of modes for heat treatment of concrete products and accelerated hydration technologies. The paper describes a mathematical model for calculating a hardening process of a concrete product that includes a transient three-dimensional heat conductivity equation, a function of internal heat release due to behavior of exothermic reactions of cement hydration and also a system of initial and boundary conditions. A numerical simulation for temperature and hydration coefficient of a concrete product having shape of a 0.1´0.1´0.1 m cube has been performed in the paper. Verification of the non-stationary mathematical model for calculating temperature fields and hydration degree while using experimental data on concrete product strength obtained under industrial conditions. Investigations on hydration degree function of time have shown that experimentally obtained values of compressive strength correlate with hydration coefficient and hydration rate functions of heat treatment time which are calculated on the basis of the proposed non-stationary mathematical model of concrete product hardening. Satisfactory agreement of experimental and calculated data confirms adequacy of the proposed non-stationary mathematical model for calculating temperature fields and hydration degree with accelerated heat treatment of concrete products.Для интенсификации процессов производства сборного бетона и железобетона в промышленных условиях используются теплотехнические установки, потребляющие значительные объемы тепловой энергии. Несмотря на прогресс, достигнутый в изучении вопросов твердения бетонов в устройствах ускоренной гидратации, все еще отсутствуют надежные и экономичные методы исследования и оптимизации работы такого рода установок. Применяемые в условиях реального производства методы в основном базируются на эмпирических зависимостях, полученных для узких технологических условий. Эти методы не всегда можно распространить на другие режимы и технологии. В настоящей работе развиваются методы расчета, основанные на фундаментальных законах, позволяющих получить функции эволюции процесса гидратации бетонного изделия. Методы математического моделирования дают возможность развить новые пути совершенствования режимов тепловой обработки бетонных изделий и технологий ускоренной гидратации. В статье предложена математическая модель для расчета процесса твердения бетонного изделия, включающая нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности, функцию внутренних тепловыделений, обусловленных протеканием экзотермических реакций гидратации цемента, а также систему начальных и граничных условий. Выполнено численное моделирование температуры и коэффициента гидратации бетонного изделия в форме куба, имеющего размеры 0,1´0,1´0,1 м. Проведена верификация нестационарной математической модели для расчета температурных полей и степени гидратации с использованием экспериментальных данных о прочности бетонного изделия, достигнутой в промышленных условиях. На основе исследования функции степени гидратации от времени показано, что экспериментально полученные значения прочности на сжатие коррелируют с функциями коэффициента гидратации и скорости гидратации от времени тепловой обработки, вычисленными на основе предложенной нестационарной математической модели твердения бетонного изделия. Удовлетворительное согласование экспериментальных и расчетных данных подтверждает адекватность нестационарной математической модели расчета температурных полей и степени гидратации при ускоренной тепловой обработке бетонных изделий
Влияние упругого ядра на размеры кольцевого изделия при изгибе фторопластовой ленты
Get PDFThe paper is devoted to study of a possibility to manufacture fluoroplastic products while using method of cold deformation of pressed blanks and research of peculiar features in mechanical behavior of fluoroplastic which are revealed during deformation that affects quality and accuracy of the manufactured parts. Manufacturing technique of fluoroplastic sealing rings which are obtained while using method of coiling a band blank on a cylindrical mandrel with further endurance in a wound state and subsequent cutting of a spiral on rings has been considered in the paper. An important stage in the development of the technological process is a calculation and a design of a tool (mandrel caliber) that ensure obtaining of ring products with the required size and shape. Deformation behavior of fluoroplastic under conditions of force action is significantly different from the behavior of the known classical materials and it has a number of specific features and manifestations. Therefore the problem for creation of a calculation methodology for tool development looks as a complicated one and it requires a justified approach while selecting a mechanical model of polymer. Considering the fact that fluoroplastic has a structure with a high degree of crystallinity, a mechanism and sequence of deformations in it due to load are largely similar to the behavior of metals and other low-molecular materials. It allows to use methods and approaches adopted in the mechanics of solids for a calculation of fluoroplastic products however it is necessary to take into account the fact that deformation processes in polymers proceed in time and have a different nature of elastic and residual deformations. When bending the fluoroplastic band in case of winding it on the mandrel residual deformations which provide the required size and shape play the most significant role. However elastic deformations which cause springing and change of size in a finished product after removal of loading are also important. It has been proved that an elastic zone of finite width which has a certain influence on accuracy of manufactured products with due account of all accumulated elastic deformations will be present in the field of a neutral layer even at high degrees of deformation. In this case, fluoroplastic is a multi-modulus material having elasticity which at stretching is significantly higher than in compression, and therefore elastic recovery is more associated with the area of stretched fibers. The authors have developed a methodology for calculation of the tool for obtaining rings of the required size on the basis of the analysis pertaining to deformation behavior of the fluoroplastic while taking into account specificity of its mechanical properties. The proposed methodology with a sufficient degree of accuracy is consistent with the results of experimental studies.Статья посвящена изучению возможности изготовления фторопластовых изделий методом холодного формоизменения прессованных заготовок и исследованию особенностей механического поведения фторопласта, проявляющихся при деформировании и влияющих на качество и точность изготавливаемых деталей. Рассмотрена технология изготовления фторопластовых уплотнительных колец, получаемых методом навивки ленточной заготовки на цилиндрическую оправку с дальнейшей выдержкой в навитом состоянии и последующим разрезанием спирали на кольца. Важным этапом разработки технологического процесса являются расчет и проектирование инструмента (оправки-калибра), обеспечивающего получение кольцевых изделий требуемых размера и формы. Деформационное поведение фторопласта в условиях силового воздействия значительно отличается от поведения известных классических материалов и обладает целым рядом особенностей и специфических проявлений. Поэтому задача создания расчетной методики для разработки инструмента сложная и требует обоснованного подхода при выборе механической модели полимера. Учитывая, что фторопласт имеет структуру с высокой степенью кристалличности, механизм и последовательность протекания в нем деформаций под воздействием нагрузки во многом подобны поведению металлов и других низкомолекулярных материалов. Это позволяет использовать для расчета фторопластовых изделий методы и подходы, принятые в механике твердых тел, однако учитывая при этом, что деформационные процессы в полимерах протекают во времени и имеют другую природу упругих и остаточных деформаций. При изгибе фторопластовой ленты при наматывании ее на оправку определяющую роль играют остаточные деформации, обеспечивающие изделию необходимые размеры и форму. Однако не менее важны и упругие деформации, которые после снятия нагрузки вызывают пружинение и изменение размеров готового изделия. Доказывается, что даже при высоких степенях деформирования в области нейтрального слоя всегда будет присутствовать упругая зона конечной ширины, которая с учетом всех накапливаемых упругих деформаций оказывает определенное влияние на точность изготавливаемых изделий. При этом фторопласт является разномодульным материалом, имеющим упругость при растяжении значительно более высокую, чем при сжатии, а поэтому упругое восстановление в большей мере связано именно с областью растянутых волокон. На основании анализа деформационного поведения фторопласта с учетом специфики его механических свойств авторами разработана методика расчета инструмента для получения колец заданных размеров. Предложенная методика с достаточной степенью точности согласуется с результатами экспериментальных исследований
Об использовании сил сцепления колес транспортного средства, оборудованного автоматизированной системой регулирования тормозного усилия
Get PDFThe paper considers a method for calculation and evaluation of an automated brake proportioning system and it also describes assessment of efficiency while using cohesion forces of an automated system during vehicle braking process (MAZ 256200 taken as an example). A method for efficiency estimation of the vehicle braking equipped with an automated brake proportioning system is graphically presented in the paper. A comparable analysis has been made in order to evaluate vehicle braking efficiency in three various conditions of its wheel motion during braking process. The paper contains description of braking processes for a vehicle at its idealized braking, at braking with an operating automated system and at braking with blocked wheels. Mathematical dependences have been proposed and they make it possible to calculate a coefficient of cohesion forces used by an automated brake proportioning system on the basis of time parameters for vehicle braking process. The proposed mathematical dependences take into account design peculiarities of the automated system, i.e. a diagram of modulator arrangement on axes of the vehicle. The executed analysis for calculation accuracy of the coefficient pertaining to use of cohesion forces of the automated system with and without taking into accout rolling force resistance of the vehicle wheels has demonstrated a possibility to apply the proposed calculation methods for carrying out auto-technical expertise while investigating road-traffic accidents involving transport facilities equipped with such systems as ABS. The paper proposes a dependence for identification of a vehicle braking distance on the basis of the coefficient on use of cohesion forces by the automated brake proportioning system. The executed experimental investigations on both test and serial models of the automated brake proportioning system have allowed to justify theoretical discussions concerning application of tyre-road adhesion in the operational process of the vehicle brake proportioning system. The investigation results have shown high efficiency of the test automated brake proportioning system developed by Chair of Automobiles in the name of A. B. Hredescul at Kharkiv National Automobile and Road University under the following braking conditions: dry road surface and compacted snow cover.В статье рассмотрен метод расчета и оценки автоматизированной системы регулирования тормозного усилия, а также выполнена оценка эффективности использования силы сцепления автоматизированной системой в процессе торможения колесного транспортного средства (на примере автобуса МАЗ 256200). Графически представлен и обоснован способ оценки эффективности торможения транспортного средства, оборудованного автоматизированной системой регулирования тормозного усилия. Проведен сравнительный анализ эффективности торможения транспортного средства в трех разных условиях движения его колес при торможении. Описаны процессы торможения при идеализированном торможении, торможении при работе автоматизированной системы, а также при торможении транспортного средства с заблокированными колесами. Предложены математические зависимости, позволяющие рассчитать коэффициент использования силы сцепления автоматизированной системой регулирования тормозного усилия на основе временных параметров процесса торможения транспортного средства. Предложенные математические зависимости учитывают особенности конструкции автоматизированной системы, т. е. схему расположения модуляторов на осях колесного транспортного средства. Выполненный анализ точности расчетов коэффициента использования силы сцепления автоматизированной системой с учетом и без учета сил сопротивления качения колес транспортного средства показал возможность использования предложенных методов расчета в практике автотехнических экспертиз при расследовании дорожно-транспортных происшествий с участием транспортных средств, оборудованных такими системами, как ABS. Предложена зависимость определения тормозного пути колесного транспортного средства на основе коэффициента использования силы сцепления автоматизированной системой регулирования тормозного усилия. Выполненные экспериментальные исследования опытного и серийного образцов автоматизированной системы позволили подтвердить теоретические рассуждения в отношении использования сил сцепления в процессе работы автоматизированной системы регулирования тормозного усилия колесного транспортного средства. Результаты исследований показали высокую эффективность работы экспериментальной автоматизированной системы, разработанной на кафедре автомобилей имени А. Б. Гредескула Харьковского национального автомобильнодорожного университета, в условиях торможения транспортного средства на сухом асфальтовом и укатанном снежном покрытиях
Снижение расхода топлива дизеля типа 12ЧН15/18 путем регулирования системы охлаждения
Get PDFMany countries exploit a large number of armored vehicles, developed and manufactured dozens of years ago. Due to this there is a necessity of its continuous modernization. An object of the research is an internal combustion engine for a ground armored vehicle with a 12ЧН15/18 diesel engine. Calculation of engine thermal balance components is based on an engine external speed characteristic. An analysis of thermal balance for a 12ЧН15/18-type diesel engine of a ground armored vehicles has been made with separation according to: heat being withdrawn from cooling system liquid to environment; oil of lubrication system in the internal combustion engine; efficiently used heat; heat being withdrawn along with exhausted gases; residual portion of heat. The paper presents characteristics on changes in heat release during loading modes of the diesel engine operation and also shows an influence of the diesel loading on amount of heat withdrawn by cooling water and oil of diesel lubrication system. Two versions of the cooling system are considered in the paper, namely: with regulation and without regulation. The paper contains description of evaluation pertaining to an influence of a regulating system on characteristics of the diesel cooling system, parameters of efficient power and specific and efficient consumption of fuel. The necessity has been proved to modernize a regular fan cooling system of the armored vehicle with the 12ЧН15/18-type diesel engine. An influence of an average cooling liquid and diesel oil temperature with loading modes of 60 and 80 % on the efficient power of a power unit with a fan-type cooling system has been investigated in the paper. It has been determined that an increase in average temperatures of cooling liquid and oil for the 12ЧН15/18-type diesel makes it possible to improve economy and power of the diesel engine.Во многих странах в эксплуатации находится большое количество бронетехники, которая разрабатывалась и выпускалась десятки лет назад. В связи с этим возникает необходимость ее постоянной модернизации. Объектом исследования выбран двигатель внутреннего сгорания для наземной транспортной машины с дизельным двигателем типа 12ЧН15/18. Приведена внешняя скоростная характеристика этого дизеля, на основании которой произведен расчет составляющих его теплового баланса. Выполнен анализ теплового баланса дизеля наземной транспортной машины типа 12ЧН15/18 с разделением по: отведенной теплоте в окружающую среду от жидкости системы охлаждения; масла системы смазки двигателя внутреннего сгорания; эффективно использованной теплоте; теплоте, отведенной с отработавшими газами; остаточной части теплоты. Приведены характеристики изменения тепловыделения на нагрузочных режимах работы дизеля, показано влияние нагрузки дизеля на количество теплоты, отведенной охлаждающей жидкостью и маслом системы смазки дизеля. Рассмотрены два варианта исполнения системы охлаждения: с регулированием и без регулирования. Выполнена оценка влияния системы регулирования на характеристики системы охлаждения дизеля, параметры эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива. Доказана необходимость модернизации штатной вентиляторной системы охлаждения наземной транспортной машины с дизелем типа 12ЧН15/18. На режимах нагрузки 60 и 80 % исследовано влияние средней температуры охлаждающей жидкости и масла дизеля на эффективную мощность силовой установки с системой охлаждения вентиляторного типа. Определенно, что повышение средних температур охлаждающей жидкости и масла дизеля типа 12ЧН15/18 позволяет улучшить экономичность и повысить мощность дизеля
Некоторые замечания к проектированию стальных конструкций по европейским нормам
Get PDFCritical comments on the European standards for designing steel structures including welded and bolted joints have been given on the basis of application experience and executed analysis. Comments are presented in comparison with similar regulatory documents which are in effect in Belarus. European standards concerning loads (determination of calculated load values and drawing up of design load combination) have been also analyzed. Particular attention has been paid to the analysis of European standard requirements to steel and welding materials and their comparison with mechanical characteristics of similar materials used for manufacture of steel structures in Belarus. The paper gives notice to the rules which are accepted in the European norms and the rules being compared with the similar rules used in Construction rules and regulations (SNiP) lead to a significant increase in material consumption of steel structures. First of all, it concerns assignment of partial load factors and classification of sections for ensuring local stability of compressed and partially compressed elements. The paper pays a special notice to the rules of Eurocodes that do not meet requirements of State standards and technical specifications operating in the Republic of Belarus. Significant limitations of some European rules regarding calculation of centrally and eccentrically compressed elements, absence of rules for testing overall stability of through and step columns which are widely used while implementing projects Belarus have been described in the paper. Conclusions have been made on the basis of the analysis results and according to them application of European standards for designing steel structures has significant limitations on the territory of the Republic of Belarus.На основании опыта применения и сделанного анализа приведены критические замечания по европейским нормам проектирования стальных конструкций, включая сварные и болтовые соединения. Замечания представлены в сопоставлении с аналогичными нормативными документами, действующими на территории Беларуси. Проанализированы европейские нормы, касающиеся нагрузок (определение расчетных значений нагрузок и составление расчетных сочетаний нагрузок). Особое внимание уделено анализу требований европейских норм к сталям и сварочным материалам и сопоставлению их с механическими характеристиками аналогичных материалов, используемых для изготовления стальных конструкций в республике. Отмечены принятые в европейских нормах правила, которые при сравнении с аналогичными правилами, используемыми в cтроительных нормах и правилах (СНиП), приводят к существенному увеличению материалоемкости стальных конструкций. Это прежде всего касается назначения частных коэффициентов по нагрузкам и классификации сечений по обеспечению местной устойчивости сжатых и частично сжатых элементов. В статье отмечены правила Еврокодов, не соответствующие требованиям государственных стандартов и технических условий, действующих на территории Республики Беларусь. Показана существенная ограниченность некоторых европейских правил, касающихся расчета центрально и внецентренно сжатых элементов, отмечено отсутствие правил по проверке общей устойчивости сквозных и ступенчатых колонн, которые имеют широкое распространение в проектах, реализуемых на территории республики. По результатам проведенного анализа сделаны выводы, согласно которым применение европейских норм по проектированию стальных конструкций на территории Республики Беларусь имеет существенные ограничения
Жаростойкий пенобетон на основе двухкомпонентного вяжущего
Get PDFThe composition of dry mix on the basis of two-component cementing agent (aluminous cement and clay of the “Kustikha” field), mineral additives (a metakaolin, the RSAM sulfoaluminate modifier, waste of basalt fiber), Ufapore foamer and the accelerating and plasticizing “Citrate-T” additive is developed. When mixing “Citrate-T” additive with water at Water/Solid = 0.45–0.70, the subsequent mechanical binder and hardening of a foam mass heat-resistant foam concretes with a density of 300–650 kg/m3 are formed (depending on Water/Solid value). Foam concretes have strength on compression of 0.2–2.5 MPa before warming up when their initial strength depends on processes of hydration curing of aluminous cement that provides fixation of their porous structure. After annealing at 1000 °C foam concretes have final strength of 0.3–3.2 MPa due to processes of solid-phase agglomeration of clay with other components of dry mix at their heating. Foam concretes after annealing unlike foam concretes on the basis of a Portland cement and aluminous cement have big strength. Introduction of the accelerating and plasticizing “Citrate-T” additive into composition of the dry mix leads to an increase of rheological properties in expanded foam mass and time reduction of its drying and curing. It has been established that an essential role is played by the relation Water/Solid: at increase in the relation Water/Solid (with 0.45 to 0.70) occurs increase in volume of foam mass after a mechanical binder, and also heterogeneity of pores and their sizes increases that leads to reduction of density of foam concretes and strength on compression.Разработан состав сухой смеси на основе двухкомпонентного вяжущего (глиноземистого цемента и глины месторождения «Кустиха»), минеральных добавок (метакаолин, сульфоалюминатный модификатор РСАМ, отходы базальтового волокна), пенообразователя Ufapore и ускоряющей и пластифицирующей добавки «Цитрат-Т», при затворении которой водой при водотвердом отношении 0,45–0,70, последующем механическом вспучивании и отверждении пеномассы формируются жаростойкие пенобетоны плотностью 300–650 кг/м3 (в зависимости от водотвердого отношения) и прочностью на сжатие 0,2–2,5 МПа до прогрева. Жаростойкие пенобетоны приобретают начальную прочность за счет процессов гидратационного твердения глиноземистого цемента, обеспечивают фиксирование пористой структуры пенобетонов и набирают конечную прочность 0,3–3,2 МПа после отжига при 1000 °С за счет процессов твердофазного спекания глины с другими компонентами сухой смеси при их нагревании до 1000 °С, которые в отличие от пенобетонов на основе портландцемента и глиноземистого цемента не снижают, а наоборот, увеличивают свою прочность. Введение в состав сухой смеси ускоряющей и пластифицирующей добавки «Цитрат-Т» приводит к повышению реологических свойств вспененной пеномассы и сокращению времени ее схватывания и твердения. Установлена существенная роль водотвердого отношения при получении пенобетонов: с повышением водотвердого отношения с 0,45 до 0,70 увеличиваются объем пеномассы после вспучивания, неоднородность пор и их размеры, что приводит к уменьшению плотности пенобетонов и прочности на сжатие
Управление мехатронной системой на базе многозвенных роботов-манипуляторов
Get PDFThe task of controlling multi-link robots with manipulators for implementation of high-tech processes in industry has been considered in the paper. The paper presents sequential steps of using computer technology in construction of robotic-manipulators, including mathematical, algorithmic, and hardware and software tools for creating a multi-drive mechatronic system controlled by OMRON industrial microcontroller. A kinematic scheme of a robot manipulator has been described in the paper and it performs the following two types of movements – rotation around the z axis and rectilinear movement of a working element along a turning radius with precise positioning at a given point in the working space. Electromechanical design of the manipulator allows to ensure transportation of production objects in accordance with a given technological process. For designing the technological process of transporting production objects, a software module has been developed that makes it possible to automate description of basic operations for movement of the robot manipulator working body with subsequent automatic generation of a command sequence for a control program ensuring operation of electric drives in manipulator links in real time. To speed up the process of designing trajectory of the working body, a spatial simulation model of a robot-manipulator in the MatLab-Simulink environment has been developed. The paper considers a generalized diagram of a mechatronic control system for a robot-manipulator based on the OMRON programmable logic controller operating under control of a program developed in the programming environment Sysmac Studio Automation. A program for a programmable terminal with interface elements and animation elements has been developed for industrial use of the mechatronic system during adjustment and operation period. The paper provides an appearance of a robot-manipulator prototype. The developed mechatronic system of the robot-manipulator can be technologically oriented towards solving other problems of industrial production.Рассматривается задача управления многозвенными роботами-манипуляторами для реализации высокотехнологичных процессов в промышленности. Излагаются последовательные шаги использования компьютерных технологий при построении роботов-манипуляторов, включающие математические, алгоритмические и аппаратно-программные средства для создания многоприводной мехатронной системы под управлением промышленного микроконтроллера фирмы OMRON. Приведена кинематическая схема робота-манипулятора, совершающего два типа движений – поворот вокруг оси z и прямолинейное перемещение рабочего органа вдоль радиуса поворота с точным позиционированием в заданную точку рабочего пространства. Электромеханическая конструкция манипулятора позволяет обеспечить транспортировку объектов производства в соответствии с заданным технологическим процессом. Для проектирования технологического процесса транспортирования объектов производства разработан программный модуль, позволяющий автоматизировать описание основных операций движения рабочего органа робота-манипулятора с последующим автоматическим формированием последовательности команд для управляющей программы, обеспечивающей работу электрических приводов звеньев манипулятора в реальном времени. Чтобы ускорить процесс проектирования траектории движения рабочего органа, разработана пространственная имитационная модель робота-манипулятора в среде MatLab-Simulink. Рассматривается обобщенная схема мехатронной системы управления роботом-манипулятором на базе программируемого логического контроллера OMRON, функционирующего под управлением программы, разработанной в среде программирования Sysmac Studio Automation. Для промышленного использования мехатронной системы в период наладки и эксплуатации создана программа для программируемого терминала с интерфейсными элементами и элементами анимации. Представлен внешний вид опытного образца робота-манипулятора. Разработанная мехатронная система робота-манипулятора може
О синергетическом влиянии смазки и химических добавок на получение качественной поверхности бетонных изделий
Get PDFThe paper substantiates scientific background for development of lubricant compositions used in moulds for concrete products with high-quality surface. It has been shown that consideration of interaction between air bubbles, lubricant and liquid phase of modified concrete is of great importance. A release agent must allow air to migrate to a certain extent and leave “formwork – concrete mix” interface. In this regard the lubricant must have low viscosity. In addition, the lubricant should give maximum hydrophobization to a mould and have minimal adhesion in respect of the concrete mix. Additives of hydrophobic substances in liquid lubricants significantly reduce surface porosity of products. Chemical plasticizing additives and, in particular, additives of polycarboxylate type substantially reduce surface tension of liquid sгж, thereby they significantly reduce work for fixing an air bubble on concrete surface and contribute to its ejection. In addition, adsorbed molecules of the chemical additives interfere with interaction of cement paste particles and mould surface. Polycarboxylate additive molecules diffuse from a diffuse layer of the concrete mix, fill capillaries in the lubricant film, reduce its viscosity, act as additives that regulate spreading of lubricant and facilitate removal of air bubbles in a surface layer. Experimental studies of the combined effect while using low viscosity grease based on vegetable oils and modifying additives have confirmed the above provisions. The polycarboxylate-based additive has made the greatest impact on reduction of concrete surface porosity and content of all types of pores in the concrete has been approximately at the same level.В статье обоснованы научные предпосылки для разработки составов смазочных материалов форм бетонных изделий с качественной поверхностью. Показано, что большое значение имеет учет взаимодействия между пузырьками воздуха, смазкой и жидкой фазой модифицированного бетона. Разделительная смазка должна позволять воздуху мигрировать в определенной степени и выходить из поверхности раздела «опалубка – бетонная смесь». Для этого смазка должна обладать невысокой вязкостью, а также придавать максимальную гидрофобизацию форме, обладать минимальной адгезией к бетонной смеси. Добавки гидрофобных веществ в жидкие смазки существенно снижают поверхностную пористость изделий. Химические добавки-пластификаторы, особенно добавки поликарбоксилатного типа, в значительной степени снижают поверхностное натяжение жидкости sгж, тем самым существенно уменьшают работу по закреплению воздушного пузырька на поверхности бетона и способствуют его выталкиванию. Кроме того, адсорбированные молекулы химических добавок препятствуют взаимодействию частиц цементного теста с поверхностью формы. Молекулы добавок поликарбоксилатов диффундируют из диффузного слоя бетонной смеси, заполняют капилляры в смазочной пленке, снижают ее вязкость, играют роль присадок, регулирующих процесс растекания смазки и облегчающих удаление пузырьков воздуха в поверхностном слое. Экспериментальные исследования совместного влияния низковязкой смазки на основе растительных масел и модифицирующих добавок подтвердили приведенные выше положения. Наибольшее влияние на снижение поверхностной пористости бетона оказала добавка на поликарбоксилатной основе, причем содержание всех видов пор в бетоне оказалось примерно на одном уровне
Экспериментальное определение и сравнительный анализ характеристик прочности полимеров PPH030GP, ABS и PLA при различных скоростях деформации
Get PDFNowadays the field of application of products made from polymer materials is constantly increasing. These products find their wide application in the most high-tech industries such as automotive, aerospace and medical industry. Modern trends in the development of the automotive industry predicts that 75 % of the total car mass will be replaced with polymer materials by 2020 and other industries demonstrate similar trends. Regarding to this information, engineering companies that design parts of the automotive industry should have polymer material characteristics over an entire range of deformations up to destruction for their performance prediction. However, strength characteristics of products from polymers are different and depend not only on a polymer grade but also on technology used for part production. Existing literature review on this problematic area is rather rare. The purpose of this paper is to determine and analyze mechanical characteristics of widely used PPH030GP polymer obtained by extrusion and ABS, PLA polymers applied while manufacturing samples using an additive method (3D-printing) depending on the rate of high-elastic deformation. All the samples have been made according to the requirements of GOST 11262–80 and subjected to uniaxial stretching on a tensile machine UIT STM 050/300 at different speeds of clamp expansion. According to experimental results, stretching diagrams in conditional coordinates s–e have been obtained up to the point of failure for different rates of clamp expansion. It has been shown that while using the additive method, a direction of layers and adhesion between them, which depends on 3D-print parameters, have a significant effect on the part strength. Printing settings are indicated in accordance with the selected mode and a 3D-printer model. As a result of data processing, strength characteristics of PPH030GP polymer and ABS and PLA polymers have been determined to a sufficient extent, depending on the direction of printing layers and rate of high-elastic deformation. These data can be used to calculate strength of products by numerical methods and a finite element method in various software products.Сегодня область применения изделий из полимерных материалов постоянно увеличивается. Такие изделия находят широкое применение в наиболее наукоемких отраслях, таких как автомобильная, аэрокосмическая и медицинская отрасли. Современные тенденции развития автомобильной промышленности прогнозируют к 2020 году 75 % общей массы автомобиля заменить полимерными материалами. Схожие тренды демонстрируют и другие отрасли. В связи с этим инженерным компаниям, проектирующим детали автомобильной промышленности, для прогнозирования их работоспособности необходимо иметь характеристики полимерных материалов во всем диапазоне деформаций – вплоть до разрушения. Однако прочностные характеристики изделий из полимеров различны и зависят не только от марки полимера, но и от технологии производства детали. Подробная информация в отечественной литературе встречается достаточно редко и в сжатом виде. Авторами статьи была поставлена задача определить и проанализировать механические характеристики широко применяемого полимера PPH030GP, полученного экструзивным методом, и полимеров ABS и PLA, применяемых при изготовлении образцов аддитивным методом (3D-печать) в зависимости от скорости деформации. Для этого были выполнены образцы согласно требованиям ГОСТ 11262–80 и подвергнуты одноосному растяжению на разрывной машине UIT STM 050/300 при разных скоростях раздвижения зажимов. По результатам экспериментальных исследований получены диаграммы растяжения в условных координатах s–e вплоть до момента разрушения для различных скоростей раздвижения зажимов. Показано, что при аддитивном методе значительное влияние на прочность изделия оказывают направление слоев и адгезия между ними, которая зависит от параметров 3D-печати. Параметры печати указаны в зависимости от выбранного режима и конструкции 3D-принтера. В результате обработки данных в достаточно полной мере определены прочностные характеристики полимеров PPH030GP, ABS и PLA в зависимости от направления слоев печати и скорости деформации. Эти данные можно применять для расчета прочности изделий численным методом и методом конечных элементов в различных программных продуктах
Повышение качества переходных процессов в трансмиссии автомобиля
Get PDFThe paper shows results of an experimental and theoretical study of dynamic processes in the vehicle transmission after kinematic alignment of elements during gearshifts. The purpose of the research is increasing the quality of transient processes in the vehicle transmission. Applying an analysis of experimental results obtained through looking into dynamics of a 3-ton vehicle transmission and studying literature sources it was established that dynamic loading of the transmission after the kinematic stage of shifting (i. e. synchronizing speeds of driving and driven elements in the gearbox) is influenced by oscillations which are in the single-node mode. Solving the task of increasing transient processes is achieved by applying a method of control power redistribution. By employing simulation models a number of methods were used to regulate power redistribution. Results of computations made it possible to determine that the efficiency of power redistribution are closely related to initial conditions of the process under the study. In the progress of the research a method for identifying the initial conditions was developed. This method is based determining signatures of the torque and its derivatives. In accordance with the research results it turned out that it is appropriate to apply the ZVD (zero vibration derivation) algorithm of power redistribution for low gears (below 4th) from point of view achieving better overshoot and robustness characteristics and a satisfactory response rate level. For higher gears it is recommended that the Ramp algorithm (linear increase in the control input) be used for the cases when the response rate is not longer than period of the single-node mode of oscillations occurring in the dynamic system during a gear shift. Application of the proposed algorithms allows to bring down dynamic loading of the transmission and also to improve the comfort in vehicles.В статье излагаются результаты экспериментального и теоретического исследования динамических процессов при переходных режимах в трансмиссии транспортного средства на стадии после кинематического выравнивания ведущих и ведомых элементов включаемой передачи. Целью исследования является повышение качества переходных процессов в трансмиссии автомобиля. На основе анализа экспериментальных данных, полученных при испытаниях автомобиля массой три тонны, установлено, что характер динамического нагружения трансмиссии после кинематической стадии переключения (т. е. после окончания синхронизации скоростей ведущих и ведомых элементов в коробке передач) соответствует низшей, одноузловой форме колебаний. Новизна результатов исследования заключается в применении метода перераспределения силового управляющего воздействия при обосновании способа идентификации начальных условий по сигнатурам крутящего момента и его производных. По результатам расчетно-экспериментального исследования установлено, что для низших передач (ниже 4-й) целесообразно применять ZVD-алгоритм (zero vibration derivation) перераспределения управляющего воздействия. Он позволяет достичь лучших характеристик перерегулирования и робастности при удовлетворительном уровне быстродействия. Для более высоких передач рекомендуется использовать алгоритм линейного изменения (линейное увеличение управляющего воздействия) для случаев, когда время достижения «уставки» равно или больше периода одноузловой формы колебаний на включаемой передаче. Применение предложенных алгоритмов позволяет снизить динамическую нагрузку в трансмиссии, а также повысить уровень комфортабельности транспортного средства