Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск
Том 22, № 5 (2018)
Скачать выпуск PDF

Машиностроение и машиноведение

6-13 146
Аннотация

Главным преимуществом технологии электроэрозионного диспергирования является применение в качестве исходных материалов отходов, которые значительно дешевле чистых компонентов, исполь-зуемых в традиционных технологиях. Кроме того, данная технология является порошковой, что позволяет получать порошки-сплавы.

Широкое использование метода электроэрозионного диспергирования для переработки металло-отходов в порошки с целью их повторного использования и применения в аддитивных технологиях сдерживается отсутствием в научно-технической литературе полноценных сведений по влиянию исходного состава, режимов и среды получения на свойства порошков и технологий практического применения. Поэтому для разработки технологий повторного использования электроэрозионных порош-ков и оценки эффективности их использования требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований.

Целью работы являлось проведение рентгеноструктурного анализа аддитивных изделий из электроэрозионных кобальтохромовых порошков.

Для выполнения намеченных исследований выбраны отходы кобальтохромового сплава марки КХМС «ЦЕЛЛИТ». В качестве рабочей жидкости использовали спирт бутиловый (бутанол-1). Для получения кобальтохромовых порошков использовали установку для ЭЭД токопроводящих материалов. Параметры диспергирования: напряжение 100 В, емкость 48 мкФ, частота следования импульсов 120 Гц.

Исследование фазового состава образцов проводили методом рентгеновской дифракции на дифрактометре Rigaku Ultima IV в излучении Cu-Kα (длина волны λ = 0.154178 нм) с использованием щелей Соллера.

По результатам проведенных исследований рентгеноструктурного анализа аддитивных изделий, полученных  из порошков, изготовленных электроэрозионным диспергированием кобальтохромовых отходов, экспериментально установлено, что основными фазами в спеченных образцах являются Co, Cr и Cо3C.

 

14-23 91
Аннотация

Предлагается концепция оценки динамических состояний в механических колебательных системах, создаваемых взаимодействиями сочлененных элементов. Предполагается, что в реальных конструктив-ных решениях упругие, диссипативные и массоинерционные элементы не всегда соединяются кинемати-ческими парами, обеспечивающими удерживающие или двухсторонние связи. Такие ситуации характерны для многих транспортных и технологических вибрационных машин. Цель статьи заключается в разработке и детализации метода построения математических моделей взаимодействия типовых элементов (или звеньев) механических колебательных систем для определения возникающих в соединениях динамических реакций связей.Методы достижения цели построены на использовании техники и приемов структурного математического моделирования, когда сопоставляется эквивалент-ная, в динамическом отношении, система автоматического управления. Разработана технология преобразования структурных моделей, позволяющая для характерных контактирующих точек сформировать динамические реакции связей, как произведения динамической жесткости системы в определенной точке на ее динамическое смещение. Используются понятия передаточных функций систем. Показано, что динамические реакции в отдельных точках системы представляют собой дробно-рациональные выражения, значения которых могут изменяться в широких пределах в зависимости от частот внешнего возмущения. Нулевые значения реакций связей определяют режимы, при которых возможен «разрыв» кинематической связи. При наличии или учете постоянных сил, предельное состояние достигается при условиях, учитывающих действие дополнительных силового фактора. Авторами предлагается введение понятия об отношении динамических реакций в различных точках системы, что формирует определенные информационные пространства. Предлагаются методика и приемы оценки динамических состояний в соединениях элементов систем в задачах оценки возможного спектра ожидаемых динамических состояний.

24-35 72
Аннотация

Целью проведения исследований в данной работе является повышение износостойкости поверхностей трения деталей машин имплантированием материалов на основе карбида вольфрама, обеспечивающих получение модифицированных поверхностных слоев, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами в сравнении с износостойкими покрытиями, полученными традиционными методами обработки.

Технология имплантирования комбинированной электромеханической обработкой реализуется на специальной установке, представляющей собой технологический комплекс, состоящий: из универсально-го станка (применяемого для механической обработки заготовок) с соответствующими инструментами и приспособлениями для закрепления обрабатываемой детали и подвода электрического тока большой силы и малого напряжения; силового блока для преобразования промышленного электрического тока; блока управления режимами обработки; средств коммутации и подвода смазывающе-охлаждающей технологической среды; блока сопряжения с ПЭВМ.

В процессе имплантирования частицы карбида вольфрама внедрялись в формируемый поверхност-ный слой, армируя его. Затем на этой же поверхности проводилась электромеханическая обработка на упрочняющих режимах.

Экспериментально установлено, что фактически поверхностный слой углеродистой стали 45 представляет собой градиентную структуру, похожую на структуру инструментальной стали Р18, причем с более высокой твердостью как следствие композиционного упрочнения выделяющимися карбидными фазами различной морфологии. Градиентная структура представляет собой ячеистый переохлажденный аустенит, стабилизированный вольфрамом и армированный карбидной сеткой, состоящей из агрегатированных высокодисперсных (менее 1 мкм) нитевидных и округлых частиц карбида вольфрама. Наличие градиентной структуры, имеющей плавный переход в основную металлическую мат-рицу стали 45, обеспечивает монолитную сцепляемость упрочненных слоев, которые не отслаиваются друг от друга в процессе изнашивания.

36-46 92
Аннотация

В г. Курске обработкой навигационных данных занимается МУП «ЦДС гор. Курска», это предприятие устанавливает на транспортные средства навигационное оборудование следующего типа: GalileoSky, АвтоГРАФ–GSM, а также навигатор с переговорным устройством Гранит 2.07.

Внедрение технологии мониторинга транспорта способствует повышению качества обслуживания. Расширение функциональных возможностей терминала на транспорте в настоящее время достаточно велико и достигается оно за счет установки дополнительных датчиков. Крупные компании по производству ГЛОНАСС/GPS оборудования такие, как «Gurtam», «ТС автоматика», «АвтоГРАФ» и прочие помимо навигационного оборудования готовы предоставить десятки датчиков, которые дополняют стандартные терминалы мониторинга и способствуют улучшению работы транспорта.

Целью настоящей работы являлось внедрение датчиков пассажиропотока для осуществления пассажирских перевозок автомобильным транспортом в г. Курске.

В работе представлена действующая в городе Курске схема контроля за движением городского пассажирского транспорта. Описаны перспективы развития существующей системы контроля за транс-портом. На основе деятельности предприятия МУП «ЦДС гор. Курска» представлены навигационные устройства, эксплуатируемые на городском пассажирском транспорте, и сопоставлены два вида датчиков пассажиропотока, а так же произведен расчет стоимости оснащения всего подвижного состава автомобилей марки ПАЗ в городе Курске датчиками пассажиропотока, описаны их преимущества и механизмы извлечения прибыли. Представлены результаты расчета себестоимости перевозок, предложена новая система налогообложения на основе данных датчиков пассажиропотока, которая позволит увеличить поступление денежных средств в муниципальный бюджет, и произведен расчет периода окупаемости внедрения нововведения.

Строительство и архитектура

47-57 76
Аннотация

До сих пор в строительных нормативных документах отсутствует методика оценки остаточного ресурса железобетонных конструкций. Объясняется это тем, что разработанные методики не позво-ляют в полной мере комплексно учитывать многие факторы, связанные с длительной эксплуатацией конструктивных элементов: происходит изменение нагрузок как по величине, так и по режиму и направленности действия, возможны не предусмотренные проектом технологические воздействия, проявляются и накапливаются коррозионные повреждения, изменяются первоначальные деформативно-прочностные свойства бетона и арматуры. При решении данной проблемы отмечается важность результатов натурных обследований и испытаний конструкций, работа которых под нагрузкой осуществлялась в условиях реальной окружающей среды. Разработка, апробация и включение в нормативные документы комплексных инженерных методов прогнозирования и методик расчетной оценки остаточного ресурса железобетонных конструкций является актуальной научной задачей, стоящей перед исследователями в области строительства. Создание современной практической методики позволит повысить конструктивную безопасность при длительной эксплуатации объектов инфраструктуры, и даст возможность более эффективно управлять капиталовложениями на рынке недвижимости. В данной статье представлены обобщенные результаты экспериментальных исследований сборных железобетонных перемычек наружных несущих стен общественного здания. Описан характер деформирования образцов вплоть до разрушения при контрольных испытаниях на статический изгиб. Приведены обнаруженные дефекты изготовления и накопленные за время эксплуатации коррозионные повреждения материалов, указана степень их влияния на работу конструкций. Отмечено, что при производстве железобетонных конструкций необходимо повышать уровень контроля качества изготовления арматурных каркасов и обеспечивать их проектное положение при бетонировании.

58-65 67
Аннотация

Для апробации методики оценки земель выбран г. Суджа, который является представительным среди малых городов Курской области.

Основными источниками загрязнения земель на территории города Суджа являются промышленные предприятия и автотранспорт.

Нами были проведены исследования  состояния почв и аквальных комплексов с определением содержания тяжелых металлов: кадмия, цинка, никеля, свинца и хрома.

Как установлено, это содержание в воде реки Суджа неодинаково в разных частях города, то есть выше, в центре и ниже города. Наиболее загрязненной тяжелыми металлами является речная вода выше города. В его центре эти показатели снижаются, а ниже города – вновь повышаются. Это можно объяснить тем, что в центре города отсутствуют промышленные предприятия, а сброс загрязненных стоков в реку осуществляется выше или ниже города. В его окрестностях развито сельское хозяйство: растениеводство, АПК и садово-огородное хозяйство.

Концентрация тяжелых металлов в почве на второстепенных улицах выше, чем на главной. Хотя, казалось бы, что главная улица подвержена наибольшему антропогенному воздействию. Причиной этому является то, что промышленные предприятия не расположены в центре города, а находятся на его периферии.

Отмечается значительное накопление в почве тяжелых металлов в предшествующие годы. Так содержание никеля и свинца в почве превышает их накопление за зимний период в снежном покрове. Однако концентрация кадмия, цинка, хрома в снеге превышает его многолетние показатели содержания в почве.

В итоге, во время весеннего половодья вместе с талыми водами эти загрязняющие вещества перераспределяются: часть их остается в почве, другая – мигрирует в подземные воды, или с поверхностным стоком поступает в реки.

66-72 66
Аннотация

Одной из проблем перекачки осадков сточных вод (ОСВ) является использование центробежных насосов для этих целей. В настоящее время используются объёмные насосы, в частности винтовые.  Применение центробежных насосов ограничено из-за отсутствия реологических характеристик перекачиваемых сред, в связи с чем центробежные насосы применяют в основном после разбавления ОСВ водой, что приводит к дополнительным затратам энергии.

Определение реологических характеристик ОСВ позволит рекомендовать центробежные насосы для их перекачки и установить их возможности.

С этой целью предлагается использовать метод капиллярной вискозиметрии для  определения реологических констант (предельное напряжение сдвига и вязкость),которыми характеризуются ОСВ, течение которых описывается моделью вязкопластичной жидкости.

Определение реологических констант осадков сточных вод проводилось на производственной установке, где снимались рабочие характеристики насосов с одновременным определением вязкопластичных свойств ОСВ.

Реологические константы ОСВ определялись методом учёта гидравлических сопротивлений на фиксированном участке круглой трубы в зависимости от расхода ОСВ и его концентрации в предположении, что режим течения ламинарный.

 Установлено, что в отличие от ньютоновских жидкостей все кривые течения в трубе в зависимости от его концентрации  проходят не через начало координат, а отсекают отрезок,что указывает на вязкопластичные свойства ОСВ.  Движение начинает происходить лишь после того, когда давление в трубе будет больше давления предельного напряжения сдвига.

Исследование реологических свойств ОСВ показало, что основными характеристиками исследуемых ОСВ являются предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость, которые зависят от концент-рации суспензии.

Результаты эксперимента показывают, что изменение реологических характеристик ОСВ в зависимости от концентрации зависит от изменения характеристик насосов и соответствует существующим рекомендациям по перекачке ОСВ насосами без разбавления водой.

 Установлена зависимость между реологическими характеристиками осадков сточных вод и их концентрацией.

73-81 102
Аннотация

В данной статье обосновывается значимость развития строительства для жизни людей и государства в целом. Рассматривается ситуация в строительном секторе России, обосновывается необходимость его интенсивного развития и выделяются основные проблемы: высокая степень монополизации рынка недвижимости, устаревшие технологии и неэффективные проектные решения, сильная зависимость от администрации, отсутствие мотивации у органов местного самоуправления в развитии строительства. Особо актуальной становится проблема широкого строительства социального жилья с учётом климатических условий и уровня доходов граждан. С учётом огромного ресурсного потенциала России последняя задача не кажется неразрешимой.

Для решения этих проблем предлагается учитывать опыт государств, завоевавших в данной отрасли лидерские позиции. На данной основе будет рациональным создать индивидуальный национальный подход для развития строительства в России с учётом ресурсных, экономических, технологических, климатических и правовых особенностей. В работе учтены темпы развития строительства стран «большой семёрки», США, а также новых лидеров строительной отрасли (Индия, Бразилия, Китай), указаны причины столь быстрого роста их строительного сектора, представлены прогнозы их дальнейшего развития.

Изучены методы проведения строительства в таких странах, как Китай, США, Япония, Турция, Ин-дия, Великобритания, государства ЕС, выявлены общие черты: совершенствование проектных решений, определение достоверной стоимости проекта, применение современных технологий, энергетическая экономия, снижение сроков возведения объектов, распространение «зелёного» строительства, повы-шение энергоэффективности сооружений и др. В заключение отражены конкретные шаги законода-тельства РФ, направленные на улучшение строительства.

Информатика, вычислительная техника и управление

82-95 78
Аннотация

Обработка пространственных данных, как правило, включает в себя процессы сбора данных, хранения и технического обслуживания, анализа и вывода. Внедрение современных технологий привело к более широкому использованию компьютеров и информационных технологий во всех аспектах пространственной обработки данных. Технология программного обеспечения, используемая в этой обла-сти, является географической информационной системой. Геоинформационная система используется различными дисциплинами как инструмент для пространственной обработки данных в географической среде.

В настоящее время определяющую роль в арсенале автоматизированных информационных систем занимают геоинформационные системы, базирующиеся на применении новейших геоинформационных технологий и данных дистанционного зондирования и рассматриваемые в принятых концепциях развития новых видов наукоемких технологий как приоритетные системообразующие элементы инфраструктуры.

Одним из приоритетных направлений развития информационно–коммуникационных технологий в долгосрочной перспективе определено формирование современной информационной и телекоммуни-кационной инфраструктуры, автоматизированных информационных систем, геоинформационных систем и геоинформационных технологий,  и предоставление на их основе качественных инновационных услуг и продукции, обеспечивающих эффективное развитие промышленности и экономики регионов страны.

При этом создание и внедрение в работу органов государственного управления, предприятий промышленности геоинформационных систем как инновационных элементов автоматизированных информационных систем, происходит на фоне осложняющего действия научно-технических и экономических факторов и тенденций.

В постоянно развивающейся информационной инфраструктуре появилась четкая тенденция в интенсификации использования геопространственной компоненты, идет нарастающая оснащенность большинства элементов автоматизированных информационных систем новым видом информационного обеспечения – геопространственной информации (ГПИ).

Важным результатом распространения геоинформационных технологий является их проникновение во многие области общественно-политической жизни, в том числе сферу науки, производства, управления экономикой страны.

96-108 85
Аннотация

В статье раскрываются вопросы математической формализации и алгоритмической реализации процессов экономической динамики. Для разработки компьютерной модели отраслевого развития экономики России был выбран агентный подход, позволяющий оценить результат управляющих воздействий как совокупности реакций на них отдельных людей и организаций.

В настоящее время в практике управления социально-экономическими системами различного уровня востребованы новые методы для оценки влияния кредитно-денежной, инвестиционной, налоговой и социальной политики на общественную стабильность и экономическую безопасность страны. Многообразие и стохастический характер факторов, влияющих на отраслевое развитие экономики России, обусловило необходимость проведения междисциплинарного исследования, сочетающего агент-ное имитационное моделирование, социально-экономического анализ, методы искусственного интеллек-та и когнитивной психологии. В контексте разработки компьютерной модели экономики России в качестве механизмов реализации процессов экономической динамики рассматривается совокупность изменений конечного, промежуточного и инвестиционного спроса в экономике и ответная реакция рынка в виде изменения объемов выпуска продукции отдельными организациями, увеличения или сокращение потребности в персонале, финансовых ресурсах и оборудовании.

Управляемыми параметрами компьютерной модели являются мероприятия по реализации отраслевых и региональных программ развития, введение налоговых льгот для развивающихся производств и пр. Модель обеспечивает оценку влияния принимаемых управленческих решений на экономическую систему; в частности, при анализе различных вариантов отраслевых программ обеспечивается возможность сравнения их влияния на структуру экспорта – импорта и оценки импортозамещающего эффекта. Предлагаемый подход имеет существенные отличия от применяемых в настоящее время математических и программных моделей экономики и обеспечивает возможность прогнозирования неравновесных экономических систем в долгосрочной перспективе.

109-118 69
Аннотация

Одним из существенных условий для создания несущей способности смазочного слоя в тонких каналах с движущимися относительно друг друга образующими поверхностями является наличие геометрического или вязкостного клина. В данной работе авторами предлагается способ создания дополнительной несущей способности за счет так называемого искусственного температурного клина. В работе представлена математическая модель неизотермического течения вязкой жидкости в конфузорном канале, образованном двумя несоосными цилиндрами, учитывающая многозонный способ подачи смазочного материала неоднородной температуры. В основе разработанной математической модели лежит обобщенное уравнение Рейнольдса и уравнение конвективной теплопроводности, записанные в бицилиндрических координатах, что значительно упрощает задание граничных условий. Справедливость использования уравнения Рейнольдса подтверждается анализом слагаемых уравнения Навье-Стокса в рассматриваемом диапазоне значений геометрических, кинематических и статических факторов. Математическая модель численно реализована с помощью метода конечных разностей, а разработанная программа расчета представляет собой некий практический инструментарий для расчета распределенных и интегральных характеристик рассматриваемых объектов применительно к подшипникам жидкостного трения и гидродинамическим щелевым уплотнениям. В частности, в данной работе показана эффективность создания искусственного температурного клина за счет многозонной подачи смазочного материала неоднородной температуры. На основании вычислительного эксперимента определены температурные условия при подаче смазочного материала, которые позволяют добиться повышения несущей способности в среднем на 20%, при том, что коэффициент трения снижается на 16% для рассматриваемого объекта применительно к подшипникам жидкостного трения лабораторной роторно-опорной установки.

119-126 83
Аннотация

В статье рассматривается применение метода сетевого программирования к решению дискретной задачи минимизации стоимости проекта при заданной продолжительности его реализации. Суть метода состоит в том, что целевую функцию и ограничение в задаче календарного планирования можно представить в виде суперпозиции более простых функций. Такое представление удобно изображать в виде сети, на нижнем уровне которой находятся вершины, соответствующие переменным (входы сети), промежуточные вершины соответствуют функциям, входящим в суперпозицию, а конечная вершина (выход) соответствует исходной функции.

Задачи календарного планирования очень распространены на практике и при этом относятся к классу NP-трудных, что делает актуальной разработку алгоритмов их решения. В работе описаны два базовых алгоритма решения задачи для случаев независимых и последовательных работ. Более сложные случаи (сеть типа дерева и агрегируемая сеть) могут быть представлены в виде комбинации этих случаев и решаются на основе последовательного применения базовых алгоритмов. В качестве примера производственного сетевого графика приводится сеть типа «сборка с комплектующими». Для нее предлагается метод, который состоит в определении множества работ, фиксация продолжительности которых приводит к одному из рассмотренных выше случаев (либо сеть-дерево, либо – агрегируемая сеть). Далее рассматриваются все возможные варианты фиксации продолжительностей работ выделенного множества и решение задачи для каждого варианта. Из всех вариантов выбирается лучший.

Предложенные в статье алгоритмы могут быть полезны в управлении проектами, в частности – при решении задач календарного планирования.

127-135 61
Аннотация

В работе рассматривается проблема создания имитационных моделей графического мультипроцессора для проведения вычислительных экспериментов с целью определения эффективности применения параллельных вычислений на основе технологии GPGPU(General-purposecomputingforgraphicsprocessingunits, неспециализированные вычисления на графических процессорах) в задачах структурно-параметрического синтеза больших дискретных систем на основе эволюционных процедур. В качестве математического аппарата предлагается использование теории сетей Петри, которая обладает свойством параллелизма и позволяет описывать дискретные процессы, протекающие как в генетическом алгоритме, так и в самой вычислительной системе. Разработка имитационной модели выполняется на основе архитектуры памяти графического мультипроцессорного модуля с учетом специфики ее работы, связанной с возможностью чтения, записи и передачи данных. Кроме того, рассмотрена особенность работы арифметико-логических устройств, которые способны выполнять одновременно одну команду над множеством данных. При построении модели учтена особенность графических мультипроцессоров, которая позволяет получить больший эффект от применения параллельных вычислений избегая срабатывания блоков ветвлений и управления, которые замедляют работу мультипроцессора (так как их количество меньше, чем количество вычислителей), образуя тем самым «узкие» места. Предложенная имитационная модель мультипроцессорного блока на основе выбранного инструментального средства, реализованная с помощью специализированного программного средства имитационного моделирования на базе теории сетей Петри – PIPE 5. Данное программное средство распространяется бесплатно и обладает широким спектром инструментальных и аналитических средств, что в значительной мере упрощает как процесс моделирования, так и процесс анализа полученных моделей. Полученная в результате исследования модель даст возможность оценить эффективность применения параллельных вычислений на основе технологии GPGPU при решении задачи повышения быстродействия интеллектуальных информационных систем поддержки принятия решений на базе адаптированных к предметной области генетических алгоритмов.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)