CC BY
31
Машиностроение и машиноведение
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
Для цитирования
Москвичев В. В. Несущая способность подкрановых балок в штатных и аварийных условиях эксплуатации / В. В. Москвичев, Е. А. Чабан // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 58. №. 2. - С. 8-18. -DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).8-18.
For citation
Moskvichev V. V., Chaban E. A. Nesushchaya sposobnost' pod-kranovykh balok v shtatnykh i avariinykh usloviyakh ekspluatatsii [The bearing capacity of the subcrane beams during regular and emergency operation]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2018, Vol. 58, No. 2, pp. 8-18. D01:10.26731/1813-9108.2018.2(58).8-18.
УДК 531.43 БО1: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).19-26
А. В. Данеев 1, С. Н. Думнов 2
1Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация 2 Восточно-Сибирский институт МВД России, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 16 апреля 2018 г.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА СУЛЬФОХРОМИРОВАНИЯ
Аннотация. В работе отражена актуальность восстановления прецизионных деталей топливных насосов высокого давления (ТНВД) дизельных двигателей. Изучены методы восстановления прецизионных деталей ТНВД. Установлено, что защита от износа может быть обеспечена пленкой, сформировавшейся на металле, за счет нанесения на поверхность химических покрытий, содержащих в своей основе сульфиды, фосфиды и другие химические производные металлов. Приведено обоснование использования метода низкотемпературного сульфохромирования. В результате низкотемпературного суль-фохромирования деталей любой конфигурации на поверхности образуется композиционный слой, состоящий из сульфидов и интерметаллидов. В свою очередь, образовавшийся сульфидный слой дает возможность хорошей приработки сопрягаемых деталей, в нашем случае «плунжер - втулка», с возможностью уменьшения зазора между деталями в пределах 0,4-1,0 мкм. Применение предлагаемого способа является целесообразным ввиду оптимальной технологичности и сравнительно низкой себестоимости. Разработанным способом восстанавливается до 50 % изношенных прецизионных деталей (плунжерных пар) всего ремонтного фонда с износом до 6 мкм. Установлено, что в результате обработки деталей по предлагаемой технологии образуются интерметаллические соединения, которые располагаются по глубине 9-9,5 мкм. Сульфохромированное покрытие пар трения позволит значительно улучшить прирабатываемость напряжений в начальный период работы и повысить их износостойкость в условиях установившегося износа, особенно прецизионных деталей, работающих в жестких условиях эксплуатации. Представлены результаты экспериментальных исследований по выбору оптимального количества ингредиентов, необходимых для восстановления прецизионных деталей данным способом.
_Ключевые слова: изнашивание, прецизионные детали, восстановление._
A. V. Daneev, S. N. Dumnov
1Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation
2East-Siberian Institute of the Ministry of Internal Affairs ofRussia, Irkutsk, the Russian Federation Received: April 16, 2018
RESTORATION OF PRECISION PARTS OF HIGH-PRESSURE FUEL PUMPS OF DIESEL ENGINES WITH THE APPLICATION OF SULFOCHROMING METHOD
Abstract. The work reflects the importance of the restoration of precision parts of high-pressure fuel pumps (HPFP) of diesel engines. The authors have studied the methods of restoration of precision parts of high-pressure fuel pumps. It is established that the wear protection can be provided by a film formed on a metal by applying chemical coatings to the surface. The coatings may contain sulfides, phosphides and other chemical derivatives of metals. The article substantiates the use of the low-temperature sulphochroming method. As a result of low-temperature sulphochroming of details of any configuration, a composite layer consisting of sulphides and intermetallic compounds is formed on the surface. In turn, the resulting sulphide layer provides a way for good alignment of the mating parts, in our case these are "plunger and bushing" with the possibility of reducing the gap between the parts within the range of 0.4-1.0 ¡m. The use of the proposed method is expedient in view of the optimal processability and relatively low cost. By the developed method, up to 50 % of the worn out precision parts (plunger pairs) of the entire repair stock with wear up to 6 ¡m are restored. It has been established that, as a result of machining parts by the proposed technology, intermetallic compounds are formed and located at a depth of 9-9.5 um. The sulfochromated coating of friction pairs allows significantly improving the voltage stability in the initial period of operation and increasing their wear resistance under conditions of steady wear, especially precision parts under severe operating conditions. The article presents the results of experimental studies on the selection of the optimal amount of ingredients necessary for the restoration of precision parts using this method.
Keywords: wear, precision parts, restoration.
© А. В. Данеев, С. Н. Думнов, 2018
19
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
Введение
Техническое обслуживание и ремонт автотранспортных средств является одной из важнейших задач, связанных с поддержанием работоспособности и ремонтопригодности автомобильного парка, используемого в нашей стране. Современное оснащение автотранспортных предприятий высокопроизводительной техникой и механизмами обязывает производство повышать уровень технического обслуживания и ремонта, своевременно совершенствовать организацию производства, расширять технические возможности производства. Увеличению срока службы узлов и деталей наукой и практикой придается огромное значение. Ввиду этого техническое обслуживание и ремонт является объективной необходимостью для поддержания в работоспособном состоянии автотранспортного парка в целом [2].
Основным условием, обеспечивающим хороший уровень организации ремонта автотранспортных средств, является своевременное обеспечение ремонтных предприятий запасными частями и возможностью использования методов и способов восстановления имеющихся деталей путем применения прогрессивных технологий, позволяющих существенно экономить вместо того, чтобы приобретать новые [3, 4].
Существенная часть автотранспортных средств, особенно сельскохозяйственная техника, укомплектована дизельными двигателями, ресурс и экономичность которых в основном предопределяется техническим состоянием деталей топливной аппаратуры, и прежде всего ее прецизионных деталей [1].
Методы исследования
По результату проделанного подробного анализа существующих способов и методов восстановления прецизионных деталей топливных насосов высокого давления можно с уверенностью предложить метод низкотемпературного суль-фохромирования.
Преимущество способа низкотемпературного сульфохромирования в том, что существенно сокращается время на осуществление технологического процесса, а также доступности исходных материалов и отсутствии выбросов в окружающую среду. В результате низкотемпературного суль-фохромирования деталей любой конфигурации на поверхности образуется композиционный слой, состоящий из сульфидов и интерметаллидов. В свою очередь, образовавшийся сульфидный слой дает возможность хорошей приработки сопрягаемых деталей, в нашем случае «плунжер - втулка», с возможностью уменьшения зазора между дета-
лями в пределах 0,4 - 1,0 мкм. Интерметаллические соединения увеличивают твердость изделий на несколько единиц [5].
Для определения оптимального количества всего состава ингредиентов, необходимых для низкотемпературного сульфохромирования, прецизионные детали (плунжер - втулка) обрабатывались в специально разработанной ванне с различным содержанием компонентов, а также подбиралась оптимальная температура и время на обработку.
Результаты исследований
На основе экспериментально-
математического обоснования влияния состава и режимов работы ванны сульфохромирования на физико-механические свойства покрытия, а также определения краевого угла смачивания как характеристики молекулярного взаимодействия жидкости с покрытием было установлено, что наиболее оптимальное по составу и толщине наносимое покрытие получается в результате обработки прецизионных деталей (плунжер - втулка) в составе: Н2О - 42,0...44,0; S - 0,4...0,6; Na2S - 0,8...1,0; ШОН - 43,0...45,0; Nа2S2Оз - 1,0...2,0; СгОз - 9,0...11,0; при температуре 120-130 С° и длительности процесса 50-60 мин., после чего получается микроструктура сульфохромированного покрытия (см. рис. 1) [4].
Рис. 1. Структура сульфохромированного покрытия деталей
Для определения долговечности и эффективности нанесенного покрытия на детали были проведены испытания, которые направлены на определение гидроплотности, цикловой подачи и развиваемого давления, в результате чего достигнуты следующие результаты (рис. 2-4).
1. У экспериментальных прецизионных деталей (плунжер - втулка) гидравлическая плотность стабилизируется в 1,5 раза быстрее, чем у серийных (табл. 1).
Машиностроение и машиноведение
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
Т а б л и ц а 1
Показатели испытаний прецизионных деталей на гидравлическую плотность
Номер эксперимента Параметры Серийные Сульфохромированные
№ Время, ч Гидроплотность, с
1 15 20 30
2 30 23 31
3 45 25 30
4 60 24 29
5 75 23 28
6 90 22 28
7 105 21 28
8 120 21 28
9 135 21 28
10 150 21 28
Важным инструментом математической обработки экспериментальных данных является регрессионный анализ, который приобрел особый теоретико-прикладной интерес в задачах оптимизации параметров стационарных систем (типа «черный ящик»). В основном исследования ограничивались анализом конечномерных систем, и проблема идентификации регрессии формулировалась в терминах вычисления квадратично-оптимальной оценки параметров модели с использованием метода наименьших квадратов (МНК) с последующим применением алгоритма построения псевдообратной матрицы.
В работах [6, 7] регрессионный анализ отличается от традиционного изложения, так как необходимо было иметь более ясное геометрическое представление устройства нелинейного регрессионного моделирования (с одновременным снижением размерности используемой псевдообратной матрицы). В соответствии с этим ниже рассмотрены регрессионные соотношения для рассматриваемых случаев, также такой подход представляет интерес в связи с другими прикладными задачами МНК-интерполирования, где могут проявиться обобщения алгоритмических решений, предложенных в [6].
На рис. 2 приведены графики зависимостей гидравлической плотности от длительности процесса для серийных и сульфохромированных деталей. Прогнозная математическая модель первой зависимости представлена степенным уравнением у = 2Е-05 х3 - 0,0049 х2 + 0,3713 х + 15,767, причем квадрат коэффициента корреляции Я2=0,9083. Для второй зависимости имеем у = 2Е-04х2 -0,0571 х + 31,617 и Я2=0,8167. Квадрат коэффициента корреляции оценивает степень близости исходных данных и соответствующих точек тренда,
его максимальное значение равно 1 (полное совпадение графика и линии тренда). Достоверность аппроксимации признается хорошей при величине Я2 > 0,81. В рассматриваемом исследовании достигнуто хорошее качество трендовой модели. Причем в первом случае получено уравнение третьего порядка, а во втором - второго порядка, однако Я2 для первого варианта, как и следовало ожидать, имеет большее значение, чем для второго. В табл. 2 приведены регрессионная статистика и дисперсионный анализ полученных данных.
Из приведенных таблиц и графиков видно, что между гидравлической плотностью и длительностью процесса существует сильная, положительная корреляционная связь, на что указывает коэффициент корреляции (г = 0,845228). Судя по величине коэффициента детерминации (Я2), 70 % вариации длительности процесса объясняет вариация уровня гидравлической плотности.
2. Показатели цикловой подачи экспериментальных прецизионных деталей (плунжер - втулка), как видно из табл. 3, существенно выше чем серийных деталей.
Рассмотрим регрессионные зависимости, полученные по этим экспериментальным данным. На рис. 3 приведены графики зависимостей цикловой подачи от времени. Прогнозная математическая модель первой зависимости представлена линейным уравнением у = 3Е-04х2 - 0,0076 х + 102,58, причем квадрат коэффициента корреляции Я2=0,9632. Для второй зависимости имеем у = 4Е-04х2- 0,1006 х + 105,75 и Я2=0,7347. В рассматриваемом случае, так же как и в первом пункте, достигнуто хорошее качество трендовой модели, причем обе зависимости имеют второй порядок (табл. 4).
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
18
г = 0,0002x2- 0,0571x4- 31,617 К4 = 0,8167
у = 2Е-05Х3 - 0,0049х2 + 0,3713х + 15,767
50
К* = 0,9083 100
Время, ч
-Серийные
-Сульфохромированн ые
■ Полиномиальная (Серийные)
■ Полиномиальная (Сул ьфохромированн ые)
150
200
Рис. 2. Зависимости гидравлической плотности от длительности процесса для серийных
и сульфохромированных деталей
Т а б л и ц а 2
_Регрессионная статистика и дисперсионный анализ полученных моделей
Регрессионная статистика
Множественный R
R-квадрат
Нормированный R-квадрат
Стандартная ошибка
Наблюдения
0,845228
0,71441
0,632813
27,51951
10
Дисперсионный анализ
Регрессия
Остаток
Итого
df
2
SS
13261,23
5301,265
18562,5
MS
6630,617
757,3236
F
8,755329
Значимость F
0,012448
Коэффициенты
Стандартная ошибка
статистика
P-
значение
Нижние 95 %
Верхние 95 %
Y-пересечение
1069,285
236 5719
4519914
0,002732
509 881
1628 689
Переменная х1
- 2 75968
6218213
- 044381
0,670577
- 174634
1194405
Переменная х2
- 32,1457
8,736839
- 3,67933
0,007867
- 52,805
- 11,4863
7
9
Т а б л и ц а 3
Показатели испытаний прецизионных деталей на изменение цикловой подачи_
Номер эксперимента Параметры Серийные Сульфохромированные
№ Время, ч Цикловая подача, мм3/цикл
1 15 101 103
2 30 101 105
3 45 100 103
4 60 99 100
5 75 98 100
6 90 98 100
7 105 97 100
8 120 97 100
9 135 97 100
10 150 97 100
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
У = 0,0004х2 R2 -0Д006Х+105,75 = 0.7347
/NA
= 0,0003х2- -0,076х+1Ш^
R2 = 0,9632 1 1
s 3"
"■»Ч
го £
104
у = 0,0004х2- 0Д006Х+ 105,75 R2 = 0,7347
Регрессионная статистика
Множественный R 0,961214
R-квадрат 0,923933
Нормированный R-квадрат 0,9022
Стандартная ошибка 14,20256
Наблюдения 10
Дисперсионный анализ
df SS MS F Значимость F
Регрессия 2 17150,51 8575,255 42,5122 0,000121
Остаток 7 1411,99 201,7128
Итого 9 18562,5
Коэффициенты Стандартная ошибка t-статистика P-значение Нижние 95 % Верхние 95 %
Y-пересечение 2621,135 283,0434 9,260542 3,54E-05 1951,844 3290,427
Переменная х1 - 35,3954 6,304824 - 5,61402 0,000804 - 50,3039 - 20,4869
Переменная х2 9,375 5,614056 1,669916 0,138864 - 3,90013 22,65013
150
200
-Серийные
Сульфохромированные
■ Полиномиальная (Серийные)
- Полиномиальная (Сульфохромированные)
Рис. 3. Зависимости цикловой подачи от времени
Т а б л и ц а 4
Номер экспери- Параметры Серийные Сульфохромированные
мента
№ Время, ч Давление, кг/см2
1 15 450 480
2 30 450 480
3 45 445 480
4 60 440 470
5 75 420 460
6 90 410 440
7 105 405 430
8 120 400 420
9 135 400 420
10 150 400 420
Наблюдения
10
Дисперсионный анализ
Регрессия
Остаток
Итого
df
SS
17150,51
1411,99
18562,5
MS
8575,255
201,7128
F
42,5122
Значимость F
0,000121
Коэффициенты
Стандартная ошибка
t-статистика
P-значение
Нижние 95 %
Верхние 95 %
Y-пересечение
2621,135
283,0434
9,260542
3,54E-05
1951,844
3290,427
Переменная х1
- 35,3954
6,304824
- 5,61402
0,000804
- 50,3039
- 20,4869
Переменная х2
9,375
5614056
1669916
0 138864
- 390013
2265013
3. Результаты развиваемого давления у восстановленных и серийных прецизионных деталей имеют небольшие отличия (рис. 4, табл. 5).
Т а б л и ц а 5
Показатели испытаний прецизионных деталей на развиваемое давление_
Номер эксперимента
Параметры
Серийные
Сульфохромированные
№
Время, ч
Давление, кг/см2
1
15
450
480
30
450
480
45
445
480
60
440
470
75
420
460
90
410
440
105
405
430
120
400
420
135
400
420
10
150
400
420
2
7
9
2
3
А
5
7
Я
Q
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
/Ш
Рис. 4. Зависимости развиваемого давления у восстановленных и серийных прецизионных
деталей от времени
Т а б л и ц а 6
Регрессионная статистика и дисперсионный анализ полученных моделей
Регрессионная статистика
Множественный R 0,965054
R-квадрат 0,931329
Нормированный R-квадрат 0,911709
Стандартная ошибка 13,49444
Наблюдения 10
Дисперсионный анализ
Регрессия
Остаток
Итого
df
9
SS
17287,8
1274,7
18562 5
MS
8643,9
182,1
F
47,46789
Значимость F
8,49Е-05
Коэффициенты
Стандартная ошибка
^статистика
Р-
значение
Нижние 95 %
Верхние 95 %
Y-пересечение
857 1726
98,58029
8695173
533Е-05
624,0673
1090278
Переменная х1
-0,60763
1047816
-0,5799
0580158
-3,08532
187006
Переменная х2
-115167
0859872
-1,33935
0,222307
-3 18495
0881601
Получен вполне ожидаемый результат: графики зависимостей представлены линейными уравнениями у = -0,4606 х + 460 и у = -0,5657 х + 564,67. Значение достоверности аппроксимации в обоих случаях высокое: соответственно Я2 = 0,9137 и Я2 = 0,924 (табл. 6).
Для более сложных химико-технологических процессов необходим более широкий «словарь моделирования», чтобы исследовать (в духе [7-9]) факторы нелинейности моделей:
- на учет дополнительных параметров-координат вектор-функции регрессионной модели, таких физико-механических параметров, как поверхностная твердость, износостойкость, коэффициент сухого трения обработанной поверхности, а также хрупкость полученного металлопокрытия;
- на развитие нанометрических показателей химико-технологических процессов и их качественный учет в структуре нелинейной модели регрессии.
2
7
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
Заключение
Применение предлагаемого способа является целесообразным ввиду оптимальной технологичности и сравнительно низкой себестоимости. Разработанным способом восстанавливается до 50 % изношенных прецизионных деталей (плунжерных пар) всего ремонтного фонда с износом до 6 мкм. Установлено, что в результате обработки деталей по предлагаемой технологии образуются интерметаллические соединения, которые располагаются по глубине 9-9,5 мкм. (рис. 1).
Из вышеизложенного следует, что суль-фохромированное покрытие пар трения позволит значительно улучшить прирабатываемость напряжений в начальный период работы и повысить их износостойкость в условиях установившегося износа, особенно прецизионных деталей, работающих в жестких условиях эксплуатации [4, 5].
Представляет также большой интерес развитый в [10-16] универсальный регрессионно-тензорный подход в математическом моделировании оптимальных параметров химико-технологического процесса обработки сложных механических изделий. В этих работах апробация разработанных алгоритмов проведена на примере многофакторного процесса низкотемпературного сульфохромирования прецизионных механических деталей. Апробацией теоретического аппарата нелинейной векторной регрессии в этих работах выступает задача оптимизации (как способа технологического расчета) характеристик многофакторного химико-технологического процесса. В качестве примеров были взяты расчеты оптимизации процесса низкотемпературного сульфохромирования прецизионных механических изделий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Лабаров Д.Б. Повышение качества восстановленных деталей путем применения сульфохромирования. Улан-Удэ : Изд-во Бурятской ГСХА, 1999. 81 с.
2. Лабаров Д.Б., С.Н. Думнов К проблеме повышения качества эксплуатации сельскохозяйственной техники в условиях резко континентального климата Сибири и Дальнего Востока // Вестник Вост.-Сиб. гос. ун-та технологий управления. 2012. № 2 (37). С. 49-53.
3. Лабаров Д.Б., С.Н. Думнов Восстановление плунжерных пар топливных насосов дизельных двигателей методом низкотемпературного сульфохромирования // Научное обозрение. 2012. № 5. С. 328-332.
4. Думнов С.Н. Технология восстановления прецизионных деталей топливной аппаратуры дизельных двигателей сельскохозяйственной техники с использованием метода сульфохромирования : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Улан-Удэ, 2009. 20 с.
5. Думнов С.Н., Лабаров Д.Б., Болоев П.А. К вопросу восстановления плунжерных пар топливных насосов дизельных двигателей // Вестник Вост.-Сиб. гос. ун-та технологий управления. 2014 № 3 (48). С. 48-53.
6. Rusanov V.A., Agafonov S.V., Daneev A.V., Lyamin S.V. Computer modeling of optimal technology in materials engineering. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2014, vol. 307, pp. 279-286.
7. Rusanov V.A., Agafonov S.V., Dumnov S.N., Daneev A.V., Lyamin S.V. Regression-tensor modeling of multivariate optimization of process for applying metal-coatings. Journal of Applied Mathematics and Physics. 2014, no. 2, pp. 1207-1223.
8. Построение оптимальной технологии процесса получения азотированного слоя в электростатическом поле. Агафонов С.В. и др. // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 2. С. 38-46.
9. Rusanov V.A., Agafonov S.V., Daneev A.V., Lyamin S.V. Computer modeling of optimal technology in materials engineering. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2014, vol. 307, pp. 279-286.
10. Данеев А.В., Данеев Р.А., Окладникова Е.В. Многофакторная оптимизация процесса нанесения металлопокрытий // Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте. Вып. 27. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2017. С. 154-169.
11. Апостериорное моделирование оптимального многофакторного режима упрочнения металлопокрытий / В.А. Русанов и др. // Идентификация систем и задачи управления : тр. Х Международной конференции «SICPRO' 2015». М., 2015. С. 938-947.
12. Регрессионно-тензорное моделирование оптимальных процессов многофакторных когнитивных систем / В.А. Русанов и др. // Сб. тр. 12-го Всерос. совещания по проблемам управления ВСПУ-2014. М., 2014. С. 3229-3242.
13. Регрессионно-тензорное моделирование оптимальных процессов многофакторных когнитивных систем / А.В. Данеев и др. // Механика наноструктурированных материалов и систем : сб. тр. 2-й Всерос. науч. конф. 2013. С. 119-133.
14. Rusanov V.A. Agafonov S.V. Daneev A.V. Lyamin S.V. Computer modeling of optimal technology in material engineering // Computation problems in engineering. Springer Cham, 2014, XII, pp. 279-292.
15. Данеев А.В., Агафонов С.В., Лямин С.В. Механические свойства ультрадисперсных сплавов: состояние разработок и перспективы // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. № 3. С. 220-230.
16. Kargapoltsev S.K., Shastin V.I., Gozbenko V.E., Livshits A.V., Filippenko N.G. Laser alloying of wear surfaces with metal components // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. Т. 12. No 17. С. 6499-6503.
REFERENCES
1. Labarov D.B. Povyshenie kachestva vosstanovlennykh detalei putem primeneniya sulTokhromirovaniya [Improving the quality of the restored parts by applying sulfochromination]. Ulan-Ude, 1999.
2. Labarov D.B., Dumnov S.N. K probleme povysheniya kachestva ekspluatatsii sel'skokhozyaistvennoi tekhniki v usloviyakh rezko kontinen-tal'nogo klimata Sibiri i Dal'nego Vostoka [To the problem of improving the quality of the exploitation of agricultural machinery in the conditions of
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (5S) 2G1S
the sharply continental climate of Siberia and the Far East]. Vestnik Vostochno-Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta tekhnologii upravleniya [Bulletin of East Siberia State University of Technology and Management]. Ulan-Ude: VSGUTU Publ., 2012, No. 2 (37), pp. 49-53.
3. Labarov D.B., Dumnov S.N. Vosstanovlenie plunzhernykh par toplivnykh nasosov dizel'nykh dvigatelei metodom nizkotemperaturnogo sul'fokhromirovaniya [Recovery of plunger pairs of fuel pumps of diesel engines by low-temperature sulfochroming]. Nauchnoe obozrenie [Science Review]. Saratov, 2012, No. 5, pp. 328-332.
4. Dumnov S.N. Tekhnologiya vosstanovleniya pretsizionnykh detalei toplivnoi apparatury dizel'nykh dvigatelei sel'skokhozyaistvennoi tekhniki s ispol'zovaniem metoda sul'fokhromirovaniya. Avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.20.03: zashchishchena 24.12.2009 [Technology recovery of precision parts of fuel equipment of diesel engines of agricultural machinery using the method of sulfochroming. Author's abstract. Ph.D. (Engineering) thesis: 05.20.03, defended 24.12.2009].Ulan-Ude, 2009, 20 p.
5. Dumnov S.N., Labarov D.B., Boloev P.A. K voprosu vosstanovleniya plunzhernykh par toplivnykh nasosov dizel'nykh dvigatelei [To the question of restoration of plunger pairs of fuel pumps of diesel engines]. Vestnik Vostochno-Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta tekhnologii upravleniya [Bulletin of East Siberia State University of Technology and Management]. Ulan-Ude: VSGUTU, 2014 No. 3 (48), pp. 48-53.
6. Rusanov V.A., Agafonov S.V., Daneev A.V., Lyamin S.V. Computer modeling of optimal technology in materials engineering. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2014. Vol. 307, pp. 279-286.
7. Rusanov V.A., Agafonov S.V., Dumnov S.N., Daneev A.V., Lyamin S.V. Regression-tensor modeling of multivariate optimization of process for applying metal-coatings. Journal of Applied Mathematics and Physics, 2014. No. 2, pp. 1207-1223.
8. Agafonov S.V., Daneev A.V., Rusanov V.A., Sharpinskii D.Yu. Postroenie optimal'noi tekhnologii protsessa polucheniya azotirovannogo sloya v elektrostaticheskom pole [Construction of the optimal technology for the process of obtaining a nitrided layer in an electrostatic field]. Sov-remennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2011, No. 2, pp. 38-46.
9. Rusanov V.A., Agafonov S.V., Daneev A.V., Lyamin S.V. Computer modeling of optimal technology in materials engineering. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2014. Vol. 307, pp. 279-286.
10. Daneev A.V., Daneev R.A., Okladnikova E.V. Mnogofaktornaya optimizatsiya protsessa naneseniya metallopokrytii [Multifactorial optimization of the process of applying metal coatings]. Informatsionnye sistemy kontrolya i upravleniya v promyshlennosti i na transporte [Information systems for control and management in industry and transport]. Issue 27. Irkutsk: IrGUPS Publ., 2017, pp.154-169.
11. Rusanov V.A., Agafonov S.A., Daneev A.V., Lyamin S.V. Aposteriornoe modelirovanie optimal'nogo mnogofaktornogo rezhima up-rochneniya metallopokrytii [A posteriori modeling of the optimal multifactor regime of hardening of metal coatings]. Trudy SICPRO' 2015. Kh Mezhdunarodnoi konferentsii «Identifikatsiya sistem i zadachi upravleniya» [Proceedings of SICPRO '2015, the Xth International Conference "Identification of systems and control tasks"]. Moscow, 26-29 January 2015, Trapeznikov IPU RAN, pp. 938-947.
12. Rusanov V.A., Agafonov S.V., Daneev A.V., Lyamin S.V. Regressionno-tenzornoe modelirovanie optimal'nykh protsessov mnog-ofaktornykh kognitivnykh sistem [Regression-tensor modeling of optimal processes of multifactorial cognitive systems]. Sbornik trudov 12-go Vse-rossiiskogo soveshchaniya po problemam upravleniya VSPU-2014 [Proceedings of the 12th All-Russian Conference on the Management Problems of VSPU, 2014], Moscow, 2014, pp. 3229-3242.
13. Daneev A.V., Rusanov V.A., Agafonov S.V., Lyamin S.V. Regressionno-tenzornoe modelirovanie optimal'nykh protsessov mnog-ofaktornykh kognitivnykh system [Regression-tensor modeling of optimal processes of multifactorial cognitive systems]. Mekhanika nanostrukturi-rovannykh materialov i sistem. Sbornik trudov 2-i Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii [Mechanics of nanostructured materials and systems. Collection of works of the 2 nd All-Russian Scientific Conference], 2013, pp. 119-133
14. Daneev A.V., Rusanov V.A., Agafonov S.V., Lyamin S.V. Computer modeling of optimal technology in material engineering. Computation problems in engineering. Springer, XII, 2014, pp. 279-292.
15. Daneev A.V., Agafonov S.V., Lyamin S.V. Mekhanicheskie svoistva ul'tradispersnykh splavov: sostoyanie razrabotok i perspektivy [Mechanical properties of ultradisperse alloys: state of development and prospects]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], No. 3, 2013, pp. 220-230.
16. Kargapoltsev S.K., Shastin V.I., Gozbenko V.E., Livshits A.V., Filippenko N.G. Laser alloying of wear surfaces with metal components // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. T. 12. No 17. C. 6499-6503.
Информация об авторах
Данеев Алексей Васильевич - д. т. н., профессор кафедры «Информационные системы и защита информации», Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, e-mail: daneev@mail.ru
Думнов Сергей Николаевич - к. т. н., доцент кафедры автотехнической экспертизы и автоподготовки, ВосточноСибирский институт МВД России, г. Иркутск, e-mail: serg-dum@rambler.ru
Authors
Daneev Alexey Vasilievich - Doctor of Engineering Science, Prof., the Subdepartment of Information Systems and Information Protection, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, e-mail: daneev@mail.ru
Dumnov Sergey Nikolaevich - Ph.D. in Engineering Science, Assoc. Prof., the Subdepartment of Automotive Technical Examination and Automotive Training, FSEI of HE "East-Siberian Institute of the Ministry of Internal Affairs of Russia", Irkutsk, email: serg-dum@rambler.ru
Для цитирования
Данеев А. В. Восстановление прецизионных деталей топливных насосов высокого давления дизельных двигателей с применением метода сульфохромирования / А. В. Данеев, С. Н. Думнов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 58. № 2. - С. 19-26. - DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).19-26.
For citation
Daneev A.V., Dumnov S.N. Vosstanovlenie pretsizionnykh detalei toplivnykh nasosov vysokogo davleniya dizel'nykh dvigatelei s primeneniem metoda sul'fokhromirovaniya [Restoration of precision parts of high-pressure fuel pumps of diesel engines with the application of sulfochroming method]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern technologies. System analysis. Modeling], 2018, Vol. 58, No. 2, pp. 19-26. DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).19-26.
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 58, no.2
УДК 621:534;833; 888.6, 629.4.015;02, 62.752 БОГ: 10.26731/1813-9108.2018.2(58)27-34
С. В. Елисеев, Р. С. Большаков, А. В. Николаев
Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 15 мая 2018 г.
НЕУДЕРЖИВАЮЩИЕ СВЯЗИ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ: ОЦЕНКА ДИНАМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ СВЯЗЕЙ
Аннотация. Рассматриваются особенности динамических взаимодействий составных твёрдых тел, работающих в структуре механических колебательных систем, при периодических внешних возмущениях.
Цель исследования заключается в разработке метода построения математических моделей, которые могли бы обеспечить оценку динамических состояний составных твёрдых тел с неудерживающими связями в контактах.
Используются подходы структурного математического моделирования, в рамках которого расчётной схеме технического объекта в виде механической колебательной системы сопоставляется структурная схема эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления. Предложена и разработана технология определения статических и динамических реакций связей в характерных точках соединения элементов системы. Для определения реакций связей используются передаточные функции системы. Исследованы возможные случаи нагружения системы при кинематических возмущениях со стороны опорных поверхностей, предложены аналитические соотношения, определяющие критические или предельные состояния. Рассмотрены возможные случаи внешних вибрационных нагружений, в том числе при одновременном действии двух внешних возмущений. Сформирована концепция получения предельных состояний, параметры которых определяются условиями внешних возмущений и введением дополнительных связей.
Ключевые слова: неудерживающие связи, статические и динамические реакции связей, передаточные функции, нарушение связей, предельные частоты.
S. V. Eliseev, R. S. Bol'shakov, A. V. Nikolaev
Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation Received: May 15, 2018
UNILATERAL CONSTRAINTS IN THE INTERACTIONS OF THE SYSTEM ELEMENTS: ESTIMATION OF DYNAMIC RESPONSES OF CONSTRAINTS
Abstract. The paper considers the features of dynamical interactions of compound solid bodies in the structure of mechanical oscillation systems at periodical external disturbances. The purpose of the research is to develop a method of constructing mathematical models which could estimate the dynamic conditions of compound solid bodies with unilateral constraints in the contacts. The article uses approaches of structural mathematical modeling, within which a structural scheme of a dynamically equivalent automatic control system is compared to a design scheme of a technical object in the form of a mechanical oscillatory system. The authors offer and develop a technology of identification of static and dynamic responses at the specific connection points of system elements. To identify the constraint responses, transfer functions of the system are used. The paper investigates possible cases of the system loading at kinematical disturbances from the side of the bearing surface. It offers analytical ratios for critical or limiting conditions.
The authors consider possible cases of external vibration loadings including simultaneous action of two external disturbances. The concept of obtaining limiting states is formed. Parameters of these states are identified by the conditions of external disturbances and introduction of additional constraints.
Keywords: unilateral constraints, static and dynamic responses of constraints, transfer functions, disruption of constraints, limiting frequencies.
Введение
Динамические взаимодействия элементов технологических и транспортных машин достаточно разнообразны и находят отражение в решении многих задач динамики, в частности в задачах вибрационной защиты и виброизоляции машин, приборов и аппаратуры [1, 2]. В качестве расчетных схем технических объектов машиностроения, работающих в условиях интенсивного динамического нагружения, чаще всего используются меха-
нические колебательные системы с сосредоточенными параметрами. Динамика таких систем, если иметь в виду их линейные интерпретации, нашла отражение в работах [3, 4]. Вместе с тем, взаимодействия элементов систем как таковых предполагают возможности учёта различных форм связности движений в их контактах между собой. Особенности взаимодействия контактирующих элементов при неудерживающих связях можно отнести к актуальным научно-техническим проблемам
© С. В. Елисеев, Р. С. Большаков, А В. Николаев, 2018
27
