Научный архив: статьи

Предложен универсальный метод имитационного статистического моделирования внешних возмущений, действующих на машину. Полученные результаты позволяют провести сравнительный анализ транспортных средств, находящихся под случайным внешним воздействием со стороны дороги, а также оптимизировать их параметры

Актуальность и цели. Рассматривается применение алгоритма муравьиной колонии для решения задачи составления расписания для цеха единичного производства со сборочными операциями (assembly job shop). Он дает хорошие результаты, однако из-за высокой вычислительной сложности слабо подходит для решения реальных практических задач с размерностью в сотни и тысячи операций.

Материалы и методы. Предлагается метод существенного повышения вычислительной эффективности данного алгоритма применительно к многостаночной задаче - наиболее часто встречающемуся на практике случаю. Он состоит в разделении единой очереди работ на отдельные очереди по типам используемых станков и применении алгоритма муравьиной колонии к каждой из них по отдельности.

Результаты. Показывается, что на крупных (тысячи операций) задачах временные затраты сокращаются в 10 и более раз без потери качества находимых решений.

Выводы. Предложенная модификация позволяет существенно улучшить производительность алгоритма муравьиной колонии при практическом применении для решения производственных задач машиностроительных предприятий.

Тепловое расширение – важный конструкционный параметр материалов, учет которого необходим при разработке, изготовлении и эксплуатации изделий. Для контроля этой значимой характеристики создаваемых новых материалов требуется разрабатывать аппаратуру, методы и методики измерений, учитывающие новизну специфики поведения этих материалов.

Изготовление образцов специальной формы является основным ограничением при проведении измерений теплового расширения. В первую очередь это относится к новым материалам (неоднородным, композиционным, плохо обрабатываемым), создаваемым под специальные задачи. Перечисленные факторы обусловили необходимость разработки метода, с помощью которого может быть измерен температурный коэффициент линейного расширения изделий и материалов с произвольной формой образцов, что было недоступно прежним реализациям интерферометрических методов.

Для измерения образцов с нерегулярным рельефом в диапазоне температур от 200 до 400 К был создан интерференционный спекл-дилатометр СД. При создании спекл-дилатометра СД был реализован метод спекл-интерферометрии, позволяющий измерять удлинение образцов с нерегулярной поверхностью с нанометровой чувствительностью. Так как аналогов данный прибор не имеет, было проведено исследование составляющих неопределенности, возникающих при измерении температурного коэффициента линейного расширения материалов на данном приборе. Проведен анализ составляющих неопределенности измерения температурного коэффициента линейного расширения материалов на спекл-дилатометре СД. Получено экспериментальное определение неопределенности измерений температурного коэффициента линейного расширения мер ТКЛР образцов произвольной формы на спекл-дилатометре СД.

После завершения исследований и первичной аттестации разработанный прибор был утвержден и включен в состав Государственного вторичного эталона единицы температурного коэффициента линейного расширения твердых тел в диапазоне значений от 0,05 · 10–6 до 100,0 · 10–6 К–1 в диапазоне значений температуры от 90 до 1 900 К.

Цель – моделирование электрического поля в межэлектродном зазоре в условиях электрохимического формообразования полости тонкостенной детали ракетно-космической техники. В исследованиях использовалось моделирование процесса электрохимического формообразования полости при постоянном напряжении в стационарном режиме в среде COMSOL Multiphysics. Моделирование проводилось для схемы электрохимического формообразования с подвижным катодом с вертикальной и горизонтальной подачей к обрабатываемой поверхности заготовки с поддержанием постоянного межэлектродного зазора. Условия моделирования были приняты следующие: материал трубки катода – нержавеющая сталь 12Х18Н10Т; материал тонкостенной детали – алюминиевый сплав АМг6; электролит – раствор NaNO3. При моделировании электрического поля в межэлектродном зазоре учитывался процесс теплообмена. В ходе моделирования электрического поля при электрохимическом формообразовании полости тонкостенной детали был получен макрос, который позволяет адаптировать моделирование процесса под разные входные условия процесса. В результате моделирования были получены следующие картины распределения: плотности тока в катоде, потенциалов, электрического поля в межэлектродном зазоре и прилегающей к нему области, температуры процесса электрохимического формообразования. Согласно результатам моделирования, установлено, что линии электрического поля направлены к катоду от периферии заготовки. Это означает, что в заданной области происходит анодное растворение материала, что характеризует закон распределения потенциалов в электрохимической ячейке. Согласно полученной при моделировании картине распределения температуры установлено, что ее повышение в зоне обработки незначительное. Показано, что увеличение температуры электролита приводит к пропорциональному увеличению температуры стенки. Таким образом, проведенное исследование дает теоретическое представление изучаемого процесса.

Цель работы – повышение эффективности шлифования путем проектирования и выбора рациональных характеристик абразивного инструмента. Объектом исследования являются процессы и закономерности обеспечения безприжогового (бездефектного) шлифования деталей, изготавливаемых из труднообрабатываемой коррозионностойкой нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, никелевого сплава марки ХН60ВТ, конструкционной стали марки 30ХГСА и сложнолегированной стали марки 12Х2НВФА. В работе использовано имитационное моделирование в программной среде DEFORM. В качестве критерия, регламентирующего обеспечение качественных показателей процесса шлифования, была выбрана температура в зоне резания. Исследования базируются на использовании положений теории резания материалов. Установлено, что каждый из исследованных абразивных инструментов 1 25A F60 O6V, 1 25A F60 Q6V, 1 25A F80 O6V, 1 25A F80 N7V имеет свою рациональную область применения. Для детали «Штырь» экономический эффект, достигнутый за счет исключения брака деталей, вызванного возникающими прижогами на шлифуемой поверхности, составил 18095 руб. С позиций повышения качества обработанной поверхности детали по шероховатости на основе анализа параметра Ra рационально применение малых глубин резания (от 0,05 мм до 0,25 мм) в сочетании с применением частот вращения ведущего круга до 108 мин-1. С позиций обеспечения требуемой точности изготовления детали показано, что целесообразно применение глубин резания до 0,25 мм в сочетании с применением частоты вращения ведущего круга 86 мин-1. Таким образом, разработаны новые концептуальные принципы и методология проектирования (и выбора) абразивных инструментов с обеспечением минимального разупрочнения материала шлифуемой детали, обеспечения требуемой шероховатости поверхности, точности размеров детали и производительности обработки. Дальнейшее развитие работы целесообразно вести с привлечением более крупнозернистых (F40, F36) абразивных инструментов.

Цель – исследование распределения остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя после обработки экспериментальных образцов методами свободного ортогонального резания и поверхностного пластического деформирования. Обработка резанием и поверхностным пластическим деформированием образцов, изготовленных из стали 45, проводилась на фрезерном станке с числовым программным управлением в условиях варьирования технологических факторов обработки. Для проведения сравнительного анализа выполнялось также моделирование процессов методом конечных элементов с использованием идентичных экспериментальных значений геометрических параметров и режимов обработки. Для получения распределений остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя проводилось сверление зондирующих отверстий глубиной 0,5; 0,75; 1; 1,5; и 2 мм соответственно. Путем дифференцирования измеренных с использованием метода цифровой корреляции изображений перемещений материальных частиц поверхности образца были определены радиальные деформации вокруг зондирующих отверстий. Далее по этим значениям определялись компоненты остаточных напряжений для каждого зондирующего отверстия, с использованием представленного в работе расчетного алгоритма осуществлялся расчет усредненных значений каждого компонента остаточных напряжений. Так, после поверхностного пластического деформирования образца с усилием 3400 Н экспериментальное значение компонента σx в диапазоне глубин 0,5…0,75 мм от поверхности составило -250 МПа. Получены модельные и экспериментальные распределения компонент тензора остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя после обработки двумя способами. Установлено, что экспериментальные значения остаточных напряжений в целом имеют хорошую сходимость между собой и с модельными распределениями на глубинах до 1 мм от обработанной поверхности при использованном диаметре сверла 1,7 мм. Предложенный авторами подход позволяет получить распределение остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя путем сверления зондирующих отверстий различной глубины и оценки радиальных деформаций на поверхности образца с использованием метода цифровой корреляции изображений.

Цель – оптимизация конструкции механизма регулировки высоты барабана угледобывающей машины путем изменения размера и угла механизма регулировки для повышения надежности работы механизма в тяжелых эксплуатационных условиях. В работе использован метод оптимизации роя частиц. В качестве опорных параметров были выбраны значения длины большого рычага, длины малого рычага и максимального угла поворота коромысла. При условии ограничения рабочей высоты и длины коромысла установлена многоцелевая оптимизационная модель с углом качания и напряжением цилиндра барабана в качестве целевых функций и переведена в одноцелевую функцию (при помощи линейных весовых коэффициентов). Граничные условия оптимизации получены на основе анализа рабочих характеристик каждой части механизма регулировки рабочей высоты угледобывающей машины – угол качания, ход цилиндра, нагрузка на цилиндр и коромысло, ограничение по высоте и длине коромысла и рычагов. Алгоритм оптимизации роя частиц использован для оптимизации ключевых размерных и угловых параметров коромысла. Результаты оптимизации проверены для оценки их точности. Установлено, что по сравнению с исходными параметрами удалось достичь следующих изменений оптимизируемых величин: ход цилиндра сократился на 17,9%, длина цилиндра сократилась на 8,94%, угол качания уменьшился на 2,83%, напряжение цилиндра уменьшилось на 12,1%, на 6,83% увеличился изгибающий момент коромысла. Таким образом, предложены рекомендации по оптимизации конструкции системы регулировки высоты коромысла угледобывающей машины, способствующие повышению надежности ее работы в сложных условиях.

Цель – определение формальных условий выбора черновых баз и правил задания связей между поверхностями заготовки и поверхностями детали, обрабатываемой на металлорежущих станках. Основой исследования является геометрия неидеальных объектов, представляющая геометрическую конфигурацию детали или заготовки в виде множества поверхностей (S), расположенных в строгом соответствии с набором линейных и угловых размерных связей (V) в шестимерном геометрическом пространстве. Представление размерных связей в каждом из шести измерений выполнялось с использованием теории графов. При моделировании процесса последовательной обработки поверхностей использован алгоритм, описанный в работах В. Г. Старостина и В. Е. Лелюхина. Рассмотрен вопрос выбора черновых баз, где критерием выбора установлена возможность формального (автоматического) формирования последовательности обработки поверхностей детали без перерасчета размерных цепей, заданных на чертеже. Показано, что установленный критерий позволяет избежать существенного «ужесточения» допусков и увеличения производственных затрат, а также является гарантией сохранения исходной конструкции детали. Проведенные исследования графов размерных связей позволили выявить и сформулировать правила выбора черновых баз и условия их связи с комплексом поверхностей детали. На примере представления геометрического образа детали и заготовки в шестимерном пространстве с двумя метриками (линейная и угловая) подробно показан процесс формального определения поверхностей, используемых в качестве баз на каждом шаге обработки. По результатам выполненных исследований предложен формальный метод выбора черновых баз, принципиальным условием которого является наличие заданных на чертеже размерных связей между поверхностями заготовки и детали в трех угловых измерениях. Изложенные материалы являются частью комплексных исследований, выполняемых для решения проблемы создания систем автоматического формирования технологических процессов изготовления деталей.

В данной работе представлена разработка имитационной модели электропневматической системы управления приводом бункерной задвижки, предназначенной для автоматизированной подачи и дозирования сыпучих материалов в железнодорожной отрасли. Модель создана с использованием программного пакета FluidSIM Pneumatics и базируется на двухстороннем пневматическом цилиндре с односторонним штоком. В работе подробно описана структура системы, включающая электромагнитные реле, распределители с пружинным возвратом, датчики положения и дроссельные клапаны, обеспечивающие точное управление положением задвижки и скорость ее открытия и закрытия. Разработанная имитационная модель позволяет воспроизводить несколько рабочих режимов работы системы, включая промежуточное положение заслонки с 50 % открытием и полное открытие на 100 %, а также обеспечивает временные задержки в конце хода штока пневмоцилиндра и возможность моделирования аварийных ситуаций. Такой подход дает возможность анализа динамики работы системы, оценки устойчивости при различных нагрузках, а также тестирования защитных алгоритмов. Результаты моделирования показывают высокую точность воспроизведения процессов и позволяют оптимизировать параметры управления для повышения эффективности технологического процесса погрузки сыпучих грузов. Разработанная модель может быть успешно применена как в промышленном производстве для совершенствования процессов транспортировки и дозирования материалов, так и в учебном процессе технических вузов для наглядного изучения принципов работы электропневматических систем, развития практических навыков проектирования и анализа автоматизированных систем.

В статье проводится сравнительный анализ двух функциональных методов принятия решений в условиях наличия неопределенности. Так, проводимое исследование выполнено авторами на основе задачи управления запасами запасных частей в информационно - управляющей системе железнодорожного предприятия. В итоге делается вывод о том, что оба метода позволяют получать устойчивые решения без необходимости задания точных вероятностных распределений. В результате применения к конкретным содержательным данным подведен итог, что непосредственное использование DDRO на оперативном уровне управления рекомендовано при высокой неопределённости, LPI - на стратегическом уровне при наличии экспертных оценок, а также формирование гибридных моделей, которые, в свою очередь, сочетают в себе преимущества обоих подходов для повышения уровня надежности и показателя экономической эффективности управления в транспортных системах.

В статье рассматривается разработка информационной системы учета успеваемости стажеров на платформе 1С: Предприятие, направленной на автоматизацию процессов мониторинга и оценки результатов стажировок. Исследование включает анализ существующих подходов к учету успеваемости, проектирование архитектуры решения и описание ключевых функций системы. Применение предложенной системы позволяет повысить прозрачность оценки, сократить временные затраты HR-отделов и обеспечить гибкость адаптации под требования различных предприятий.

В статье рассматриваются вопросы формирования финансового механизма управления в наукоемких компаниях авиационной промышленности. Обосновано использование экосистемного подхода как элемента теоретическо-методологической основы современных экономических исследований. Представлены различные подходы для интерпретации понятия «экосистема». Показано, что рост экономических показателей деятельности компании, их улучшение, отражает уровень социальной ответственности и возможности обеспечить финансирование социально значимых и экологических проектов. Предложена модель финансового механизма компании на основе экосистемного подхода. Конкретизированы базовые факторы, определяющие основные элементы финансового механизма наукоемких компаний с учетом особенностей деятельности в авиационной промышленности.