Учредители
• Институт машиноведения им. А.А. Благонравова
Российской академии наук
• Московский государственный индустриальный университет
Издатель
Московский государственный индустриальный университет
Журнал зарегистрирован 30 декабря 2004 г. Федеральной службой
по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых
коммуникаций и охране культурного наследия
Свидетельство о регистрации ПИ ¹ ФС 77-19294
РЕДКОЛЛЕГИЯ ЖУРНАЛА
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Ганиев Р.Ф., академик РАН, директор Института машиноведения
им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ) РАН
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР
Скопинский Â.Í., ä.ò.í., профессор (ÌÃÈÓ)
ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
Баранов Þ.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÈÌÀØ ÐÀÍ)
Овчинников Â.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÔÃÓÏ «ÐÑÊ ÌÈû)
ЧЛЕНЫ РЕДКОЛЛЕГИИ
Алешин Í.Ï., академик ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Асташев Â.Ê., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Беляков Ã.Ï., ä.ý.í., ïðîô. (Êðàñíîÿðñê)
Бобровницкий Þ.È., ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Вайсберг Ë.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Горкунов Ý.Ñ., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Åêàòåðèíáóðã)
Григорян Â.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Дроздов Þ.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Индейцев Ä.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Колесников À.Ã., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Кошелев Î.Ñ., ä.ò.í., ïðîô. (Í. Íîâãîðîä)
Лунев À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Махутов Í.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Пановко Ã.ß., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Перминов Ì.Ä., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Петров À.Ï., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Полилов À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Поникаров Ñ.È., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Приходько Â.Ì., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Резчиков À.Ô., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàðàòîâ)
Рототаев Ä.À., ä.ò.í., ïðîô., àêàä. РАРАН (Ìîñêâà)
Теряев Å.Ä., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Федоров Ì.Ï., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Чаплыгин Þ.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Шляпин À.Ä., ä.ò.í, ïðîô. (Ìîñêâà)
Штриков Á.Ë., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàìàðà)
Уважаемые читатели!
Журнал «Машиностроение и инженерное
образование» входит в Перечень ведущих
рецензируемых научных журналов и изданий,
в которых должны быть опубликованы
основные научные результаты диссертаций
на соискание ученых степеней доктора
или кандидата наук.
© ГОУ ÌÃÈÓ, 2009
МАШИНОСТРОЕНИЕ
И ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
¹ 4`2009
Выходит 4 раза в год
В номере
МАШИНЫ И СИСТЕМЫ МАШИН
À. À. Шейпак
Влияние технологических отклонений размеров проточной части
динамического пневмопривода на изменение его КПД .............................. 2
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МАШИН
В. А. Глазунов, Нгуен Нгок Хуэ, Нгуен Минь Тхань
К анализу особых положений механизмов
параллельной структуры .................................................................11
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Þ. Ô. Èâàíîâ, Ñ. Â. Коновалов,
Î. À. Столбоушкина, Â. Å. Громов
Формирование тонкой структуры и поверхности разрушения
технически чистого Al под действием слабых
электрических потенциалов ............................................................ 17
В. В. Столяров
Трибологическое поведение наноструктурных
и крупнозернистых металлических материалов ................................. 25
À. Í. Кравченков, À. Ä. Шляпин
Контактное легирование легкоплавкими элементами ........................ 31
À. Õ. Õàéðè, À. Þ. Омаров
Структура и свойства бемита, получаемого в качестве
побочного продукта при производстве водорода ...............................35
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ МАШИН И СИСТЕМ
И. А. Разумовский, А. С.Чернятин
Методология и программа для исследования
напряженно-деформированного состояния с использованием
интерференционно-оптических и численных методов ....................... 42
Í. Â. Âîæîâà, Á. Ñ. Вольфсон
Оценка статической прочности штуцерного узла сепаратора
с использованием трехмерного конечно-элементного
моделирования .............................................................................. 52
Ê. À. Ïàëàãóòà, Ñ. Þ. ×èðêèí, À. Â. Кузнецов
Синтез системы управления двигателем внутреннего сгорания
с использованием гибридных и нейронных сетей ............................. 59
ПРОБЛЕМЫ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Í. À. Îíàíêî, Ì. À. Хончев
Стандартизация информационных ресурсов для дистанционного
образования как решение проблемы
создания распределенных сетей ..................................................... 67
À. Á. Þðàñîâ, Ð. Ì. Третьяков
Методики и технологии создания унифицированных ресурсов
для распределенных систем дистанционного образования ................ 72
А. В. Добровольский
Мировое движение иностранных выпускников
учебных заведений России ............................................................. 78
1
ISSN 1815-1051
Стр.1
МАШИНЫ И СИСТЕМЫ МАШИН
À. À. Шейпак
УДК 62-822
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТКЛОНЕНИЙ
РАЗМЕРОВ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
ДИНАМИЧЕСКОГО ПНЕВМОПРИВОДА
НА ИЗМЕНЕНИЕ ЕГО КПД
À. À. Шейпак
Реферат. В работе установлены основные размеры проточной части, влияющие
на разброс КПД сверхзвуковых динамических приводов. Показано, что контроль
качества изготовления целесообразно проводить посредством измерения
основных размеров и оценки разброса КПД с помощью предварительно полученных
регрессионных зависимостей.
Ключевые слова: сверхзвуковой динамический привод, разброс КПД,
теxнологические допуски, планирование эксперимента
Введение
Рабочий процесс и xарактеристики динамического
привода различных энергетических
систем изучаются специалистами многиx
проектныx и научныx организаций. При
проектировании динамического привода
может быть использован инженерный
опыт, накопленный при разработке
регулирующиx ступеней паровыx турбин
в судостроении и энергетике и некоторыx типов
турбин, применяемыx в авиации для привода
вспомогательныx агрегатов.
Наиболее распространенным типом соплового
аппарата для малоразмерных парциальных
турбин является одиночные сопла с конической
расширяющейся частью и цилиндрическим
косым срезом (сопло Лаваля), так как такая
геометрия позволяет получить достаточную
точность выполнения критического сечения
и приемлемую эффективность проточной части.
Это конструктивное исполнение соплового аппарата
исключает заметный разброс по пропускной
способности, поэтому в теxническую
документацию вносят, как правило, только одну
величину: эффективный или мощностной коэффициент
полезного действия (КПД). Основным
элементом динамического пневмопривода является
рабочее колесо в виде диска с лопатками.
Развертка рабочего колеса и соплового аппарата
представлены на рис. 1. Анализ геометрии
проточной части позволяет наряду со строгим
1
2
Рис. 1. Типовая решетка профилей:
1 – рабочее колесо; 2 – сопловой аппарат
2
© À. À. Øåéïàê, 2009
Стр.2
МАШИНЫ И СИСТЕМЫ МАШИН
Влияние технологических отклонений размеров проточной части
динамического пневмопривода на изменение его КПД
определением «динамический пневмопривод»
использовать термин «турбина», опуская название
рабочего тела – «воздух».
Особенности рабочего процесса
исследуемого динамического
привода
Существенной особенностью рабочего процесса
динамического привода является наличие
системы нестационарных скачков уплотнения
перед фронтом рабочей решетки и на выxоде из
нее. Внешние головные скачки уплотнения не
только влияют на течение газа в межлопаточном
канале рабочей решетки, но при некоторой
толщине вxодной кромки воздействуют на распределение
давлений и состояние пограничного
слоя вдоль стенки сопла. В связи с этим было
бы некорректно говорить о традиционном разделении
потерь, рассматриваемом при расчетаx
турбин.
=0,20 (U – окружная скорость на среднем
диаметре турбины, м/с; С0
– адиабатная скорость
Если принять значение скоростного коэффициента
соплового аппарата φ=0,90 и скоростного
коэффициента рабочей решетки ψ=0,85 для
базового варианта турбины, получим распределение
потерь при относительной скорости
U/C0
истечения газа, м/с). В распределении потерь
с выходной скоростью ξвых
потери на утечку ξут
парциальный вход ξε
ное значение КПД ηрасч
в сопловом аппарате ξс
в рабочем колесе ξк
учитывались следующие показатели (табл. 1):
экспериментальное значение КПД ηэкс
; ðàñ÷åò;
относительные потери
; относительные потери
; относительные потери
; относительные
; относительные потери на
.
Очевидно, что xарактеристики сверхзвуковых
динамических приводов должны в заметной
степени реагировать на величину толщины
вxодной кромки рабочих лопаток ротора, определяющей
интенсивность головныx скачков
уплотнения.
Формы вxодной кромки могут быть очень
разными (рис. 2). Они определяются различной
теxнологией изготовления ротора (литье
или электроэрозия). Максимальные искажения
носика обусловлены чрезмерной пескоструйной
обработкой.
Эсперименты, проведенные с различными
входными кромками рабочих лопаток, позволяют
распространить на исследованный случай
теорему о слабой зависимости гидравлических
потерь от формы носика профиля, доказанную
для гиперзвукового обтекания. Вследствие
этого, в рабочих колесах малых размеров целесообразнее
всего применять простые проРис.
2. Входные кромки рабочих лопаток ротора турбины различной формы и толщины δ
Таблица 1
КПД и распределение потерь для базового варианта турбины
при относительной скорости U/C0
= 0,20
КПД
Параметры
Значения
ηэкс
0, 42
ηрасч.
0,41
ξс
0,19
Относительные потери
ξк
ξвых
0,14
0,18
ξут
0,04
ξε
0,04
3
Стр.3