Инновации и кадры в
Научно-технический журнал
Издается с 1995 года
Выходит шесть раз в год
№ 6 (296) 2012
Ноябрь-декабрь
Редакционный совет
Голенков В.А. д-р техн. наук,
проф., председатель
Радченко С.Ю. д-р техн. наук,
проф., зам. председателя
Борзенков М.И. канд. техн. наук, доц.,
секретарь
Астафичев П.А. д-р юрид. наук, проф.
Иванова Т.Н. д-р техн. наук, проф.
Киричек А.В. д-р техн. наук, проф.
Колчунов В.И. д-р техн. наук, проф.
Константинов И.С. д-р техн. наук, проф.
Новиков А.Н. д-р техн. наук, проф.
Попова Л.В. д-р экон. наук, проф.
Степанов Ю.С. д-р техн. наук, проф.
.
Редколлегия
Главный редактор
Степанов Ю.С. д-р техн. наук,
проф., заслуженный деятель науки
Российской Федерации
Заместители главного редактора
Гордон В.А. д-р техн. наук, проф.
Киричек А.В. д-р техн. наук, проф.
Подмастерьев К.В. д-р техн. наук, проф.
Члены редколлегии
Бабичев А.П. д-р техн. наук, проф.
Вдовин С.И. д-р техн. наук, проф.
Дмитриев А.М. д-р техн. наук, проф.,
член-кор. РАН
Емельянов С.Г. д-р техн. наук, проф.
Зубарев Ю.М. д-р техн. наук, проф.
Зубчанинов В.Г. д-р физ.-мат. наук, проф.
Иванов Б.Р. д-р техн. наук, проф.
Колесников К.С. д-р техн. наук,
проф., академик РАН
Копылов Ю.Р. д-р техн. наук, проф.
Малинин В.Г. д-р физ.-мат. наук, проф.
Мулюкин О.П. д-р техн. наук, проф.
Осадчий В.Я. д-р техн. наук, проф.
Панин В.Е. д-р техн. наук, проф.,
академик РАН
Распопов В.Я. д-р техн. наук, проф.
Смоленцев В.П. д-р техн. наук, проф.
Ответственный за выпуск
Григорьева О.Ю.
Адрес редакции
302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29
(4862) 41-98-48, 55-55-24, 41-98-03,
55-05-81
www.gu-unpk.ru
E-mail: met_lit@ostu.ru
Зарег. в Федеральной службе по
надзору в сфере связи, информационных
технологий и массовых коммуникаций.
Свидетельство ПИ №
ФС77- 47351 от 03 ноября 2011 года
Подписной индекс 29504
по объединенному каталогу «Пресса
России»
© Госуниверситет – УНПК, 2012
Журнал входит в Перечень рецензируемых научных журналов и изданий, определенных Высшей аттестационной
комиссией при Министерстве образования и науки Российской Федерации, для опубликования основных
научных результатов диссертаций на соискание ученых степеней.
1
Фундаментальные и прикладные
проблемы техники и технологии
Учредитель – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Государственный университет - учебно-научно-производственный
комплекс» (Госуниверситет-УНПК)
Содержание
Естественные науки
Витковский И.В., Хорошилова М.В., Шоркин В.С., Аль-Шатеби Сами Энергия активации частицы при
ее диффузии в сплошной среде………………………………………………………………………………….
Корнеев А.Ю., Ли Шенбо Методика расчета динамических характеристик металлорезиновых колец.
Круговова Е.А. Оценка влияния колебаний моста на динамику поезда в программном комплексе
«универсальный механизм»……………………………………………………………………………………..
Моделирование технологических процессов
Букатый А.С., Букатый С.А., Андреев И.Б. Оптимизация замковых соединений ГТД на основе параметрического
моделирования и энергетического критерия………………………………………………...
Конструирование, расчеты, материалы
Карелин О.О., Ремизов А.Е. К вопросу расчета углов потока в межтурбинных переходных каналах на
стадии предварительного проектирования турбин авиационных и промышленных газотурбинных
двигателей………………………………………………………………………………………………………….
Савин Л.А., Сливинский Е.В., Климов Д.Н., Митина Т.Е., Суздальская Е.А. Перспективное торсионное рессорное
подвешивание для магистральных и промышленных тепловозов с челюстными тележками…………
Шутин Д.В., Поляков Р.Н. Анализ и подбор программно-аппаратных средств системы управления
радиальным мехатронным гидростатодинамическим подшипником…………………………………….
Вдовин С.И., Дорофеев О.В., Лунин К.С. Адаптивное управление гибкой труб по круглому копиру…...
Попиков А.А., Майоров С.В. Анализ динамики ротора компрессора технологического газа…………….
Машиностроительные технологии и инструменты
Бабичев А.П., Вернигоров Ю.М., Фролова Н.Н. Режимы работы устройства тонкого помола порошка
SmCo5.........................................................................................................................................................................
Голенков В.А., Радченко С.Ю., Дорохов Д.О., Грядунов И.М. К вопросу о повышении эксплуатационных
характеристик полых осесимметричных деталей машин методами интенсивной пластической деформации.
Рубин П.С., Тарапанов А.С. Перспективы развития способов обработки цилиндрических колес с
арочными зубьями………………………………………………………………………………………………..
Стеблецов Ю.Н. Экспериментальная адекватность результатов прогнозирования шероховатости
обработки зубчатых колес передачи Новикова……………………………………………………………….
Ковальчук А.В., Самсонов А.Г., Юленец Ю.П. Диагностика характеристик плазмохимических процессов
высокочастотного емкостного разряда……………………………………………………………………
Инновации и кадры в машиностроении
Пронюшкина Т.Г., Морозова А.В. Профессиограмма как модель формирования конкурентоспособного
специалиста в области машиностроения…………………………………………………………………...
Приборостроение и биотехнические системы
Андросова Е.Б., Корндорф С.Ф. Причины, вызывающие нарушение целостности рабочих поверхностей
шариковых подшипников качения………………………………………………………………………
Жилин Е.В. Повышение эффективности информационно - измерительных и управляющих систем
автоматизированных электроприводов………………………………………………………………………..
Королѐв М.В., Иванов Ю.Б., Ларкин Е.И. Перспективные направления применения систем
виброакустического зашумления речевой информации…………………………………………………….
Киселев Д.В., Киселева Т.П., Тин Чжо, Хтет Мин Пью Оптимизация выбора элементов технической
системы с помощью интеллектуального анализа данных…………………………………………………..
Испытания, контроль, диагностика
и управление качеством
Сычев С.Н., Подмастерьев К.В., Гаврилина В.А., Пахолкин Е.В. Применение метода
высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для исследования смазочных
материалов. Часть 1. Анализ базовых масел и кислородсодержащих соединений………………………
Тютякин А.В., Кондрашин А.А., Борисов О.М. О выборе профилей фильтров изображений в системах
технической диагностики………………………………………………………………………………………..
Чернышов В.Н., Мишин В.В., Селихов А.В., Рыбакова Н.В. Исследование закона распределения активного
сопротивления подшипника при различных режимах трения……………………………………….
128
136
143
102
107
113
123
98
64
71
78
86
91
30
36
46
54
58
24
3
10
16
Стр.1
Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии
Fundamental and Applied Problems
The journal is published since 1995
The journal is published 6 times a year
№ 6 (296) 2012
November-December
Editorial council
Golenkov V.A. Doc. Sc. Tech., Prof.,
president
Radchenko S.Y. Doc. Sc. Tech., Prof.,
vice-president
Borzenkov M.I. Candidate Sc.
Tech., Assistant Prof., secretary
Astafichev P.A. Doc. Sc. Lаw., Prof.
Ivanova T.I. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kirichek A.V. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kolchunov V.I. Doc. Sc. Tech., Prof.
Konstantinov I.S. Doc .Sc. Tech., Prof.
Novikov A.N. Doc .Sc. Tech., Prof.
Popova L.V. Doc. Sc. Ec., Prof.
Stepanov Y.S. Doc .Sc. Tech., Prof.
.
Editorial Committee
Editor-in-chief
Stepanov Y.S. Doc. Sc. Tech., Prof.,
honored worker of science of Russian
Federation
Editor-in-chief Assistants
Gordon V.A. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kirichek A.V. Doc. Sc. Tech., Prof.
Podmasteryev K.V. Doc. Sc. Tech.,
Prof.
Member of editorial board
Babichev A.P. Doc. Sc. Tech., Prof.
Vdovin S.I. Doc. Sc. Tech., Prof.
Dmitriev A.M. Doc. Sc. Tech., Prof.,
Corresponding Member of RAS
Emelyanov S.G. Doc. Sc. Tech., Prof.
Zubarev Y.M. Doc. Sc. Tech., Prof.
Subchaninov V.G. Doc. Sc. Ph. - Math., Prof.
Ivanov B.R. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kolesnikov K.S. Doc. Sc. Tech.,
Prof., Academician of RAS
Kopylov Y.R. Doc. Sc. Tech., Prof.
Malinin V.G. Doc. Sc. Ph.- Math., Prof.
Mulyukin O.P. Doc. Sc. Tech., Prof.
Osadchy V.Ya. Doc. Sc. Tech., Prof.
Panin V.E. Doc. Sc. Tech., Prof.,
Academician of RAS
Raspopov V.Ya. Doc. Sc. Tech., Prof.
Smolenzev V.P. Doc. Sc. Tech., Prof.
Responsible for edition
Grigorieva O.Yu.
Address
302020 Orel,
Naugorskoe Chоssee, 29
(4862) 41-98-48, 55-55-24, 41-98-03,
55-05-81
www.gu-unpk.ru
E-mail: met_lit@ostu.ru
Journal is registered in Federal Agency
of supervision in sphere of communication,
information technology and
mass communications. The certificate
of registration PI № FS77-47351 from
03.11.2011
Index on the catalogue of the «Pressa
Rossii» 29504
© State University – ESPC, 2012
The journal is on the List of the peer-reviewed journals and editions stated by the High Attestation Commission at the
Ministry of Education and Science of the Russian Federation for the publication of the main scientific results of the thesis
for the academic degree.
2 _______________________________________________________________________ № 6 (296) 2012
of Engineering and Technology
The founder – The Federal State Higher Education Professional Institution
«State University –Education-Scientific-Production Complex»
(State University – ESPC)
Contents
Natural science
Vitkovsky I.V., Shorkin V.S., Khoroshilova M.V., Al-ShatebI Sami The activation energy of a particle diffusion
in a continuous medium…………………………………………………………………………………..
Korneyev A.Yu., Li Sheng-bo The calculation procedure of the dynamic characteristics of metal-rubber
rings……………………………………………………………………………………………………………...
Krugovova E.A. Assessment of the impact of fluctuations of the bridge on the dynamics of a train in the
software package «universal mechanism»……………………………………………………………………
Process modeling
Bukatyi A.S., Bukatyi S.A., Andreev I.B. The optimization of the turbine blade-disk interlock on the basis
of parametric modeling and energy criterion………………………………………………………………...
Construction, calculation, material
Karelin O.O., Remizov A.E. To the question of calculation of flow twisting angle in adapter channels on
the stage of preliminary designing of aero-engines and power generation gas turbine……………………
Savin L.A., Slivinsky E.V., Klimov D.N., Mitina T.E., Suzdal’skaya E.A. Perspective torsional springingfor
the main and industrial diesel locomotives with pedestal bogie……………………………………………..
Shutin D.V., Polyakov R.N. Hardware and software analysis and selection for the control system of a
radial mechatronic hydro-static-dynamic bearing…………………………………………………………...
Vdovin S.I., Dorofeev O.V., Lunin K.S. Adaptive control of tube bending at circular copying templet…….
Popikov A.A., Majorov S.V. Rotordynamics analysis of process gas compressor……………………………
Machine building technology and toolware
Babichev A.P., Vernigorov Y.M., Frolova N.N. Operating modes of the device of the high milling of the
powder SmCo5…………………………………………………………………………………………………..
Golenkov V.A., Radchenko S.J., Dorohov D.O., Gryadunov I.M. On performance improving of hollow axisymmetric
detales of machines by intensive plastic deformation methods………………………………………….
Rubin P.S., Tarapanov A.S. Prospects of development of modes of machining of cylindrical wheels with
arch teeths……………………………………………………………………………………………………....
Steblesov Y.N. Experimental prediction of adequacy of roughness processing gears transmission
Novikova………………………………………………………………………………………………………..
Kovalchuk A.V., Samsonov A.G., Yulenets Yu.P. Diagnostics of discharge characteristics for surface modification
processes in plasma……………………………………………………………………………………
Innovation and frame in machine building
Pronyushkina T.G., Morozova A.V. Professiogram as a model of the formation of competitive engineering
specialist…………………………………………………………………………………………………….
Instrument making and biotechnological system
Androsova E.B. Korndorf S.F. Reasons for breach of integrity working surfaces of ball bearings………...
Gilin E.V. Efficiency increase is information - measuring and operating systems of the automated electric
drives………………………………………………………………………………………………………..
Korolyov M.V., Ivanov Y.B., Larkin E.I. Perspective directions of vibro-acoustic noising systems of voice
data………………………………………………………………………………………………………………
Kiselev D.V., Kiseleva T.P., Htin Kyaw, Htet Min Phyu Optimization of a choice of elements of technical
system by means of data mining……………………………………………………………………………….
Tests, control, diagnostics and quality control
Sychev S.N., Podmasterev K.V., Gavrilina V.A., Paholkin E.V. Application by hplc to investigate the lubricant.
Part 1. Analysis of base oils and oxygenated compounds……………………………………………...
Tiutiakin A.V., Kondrashin A.A., Borisov O.M. On the selection of image filter profiles in technical diagnostics
systems…………………………………………………………………………………………………..
Chernyshov V.N., Mishin V.V., Selikhov A.V., Rybakova N.V. Research of the distribution of resistance in
different modes bearing friction……………………………………………………………………………….
128
136
143
102
107
113
123
98
64
71
78
86
91
30
36
46
54
58
24
3
10
16
Стр.2
Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 539.3
И.В. ВИТКОВСКИЙ, М.В. ХОРОШИЛОВА, В.С. ШОРКИН, АЛЬ-ШАТЕБИ САМИ
ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ ЧАСТИЦЫ ПРИ ЕЕ ДИФФУЗИИ
В СПЛОШНОЙ СРЕДЕ
Предложен метод оценки величины энергии активации при определении коэффициента
диффузии частиц-включений в сплошной упругой среде. Метод основан на гипотезе о равенстве
энергии активации и потенциальной энергии взаимодействия частицы с упругой средой,
в которой она оказалась. Эта энергия определяется методами нелокальной модели упругой
среды, опирающейся на представление о парном потенциальном взаимодействии ее частиц.
Потенциал взаимодействия известен. Его параметры определяются через характеристики
упругого состояния, используемыми классической линейной теорией упругости. Результаты
расчета энергии активации сравниваются с ее значениями, представленными в научной
литературе.
Ключевые слова: энергия активации, потенциальная энергия, нелокальное парное взаимодействие,
теория упругости.
ВВЕДЕНИЕ
Процесс диффузии, рассматриваемый с точки зрения термодинамики, характеризуется
несколькими физическими параметрами, которые рекомендуется определять экспериментально.
Тем не менее, даже для организации этих экспериментов и обработки их результатов
важна предварительная оценка значений этих параметров. Целью данной работы является
построение математических выражений, позволяющих теоретически оценить величину энергии
активации частиц-включений из известного материала, диффундирующих в известном
материале-матрице. Эти выражения строятся на основании косвенных оценок энергии активации,
которые, однако, можно сделать, не прибегая к детальному анализу физического процесса
диффузии отдельных частиц в среде-матрице.
Скорость диффузии определяет коэффициент диффузии
D D e0
k T
Ea
(1)
Здесь T – температура; k – постоянная Больцмана; Ea – энергия активации; D –
0
предэкспоненциальный множитель, равный коэффициенту диффузии при отсутствии необходимости
активации (
E
a 0) или при очень большой температуре (T
).
Параметр k является универсальным. Температура T задается. Параметры Q и 0
D
характерны для пары материалов B и C и определяются обычно в опытах по диффузии B в
C на специально приготовленных контрольных образцах. В данной работе величину одного
из них – параметра Q, оценить теоретически.
В соответствии со своим физическим смыслом [1], энергия активации – это высота
потенциального барьера, который должна преодолеть частица, чтобы перескочить из одного
равновесного положения в другое.
В данной работе, опираясь на результаты, представленные в [2], предлагается вычислить
величину этого барьера без учета внутренней структуры материала-матрицы, полагая
его сплошным, однородным. Механизм диффузии также не учитывается. При этом считается,
что величина потенциального барьера равна потенциальной энергии (потенциалу) взаимодействия
диффундирующей частицы с ее окружением в материале-матрице при данной
температуре.
№ 6 (296) 2012_______________________________________________________________________ 3
Стр.3
Естественные науки
МОДЕЛЬ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧАСТИЦЫВКЛЮЧЕНИЯ
И МАТЕРИАЛА-МАТРИЦЫ
Предполагается, что все рассматриваемые тела: диффундирующие частицывключения,
материал- матрица, являются сплошными, твердыми, упругими, изотропными,
имеющими одинаковую температуру, распределенную равномерно по каждому из них.
Пусть B – частица-включение, занимающая область
пространства, точки которого имеют радиус-векторы r
; C – материал-матрица, занимаюW
с объемом B
B
щий область C
W с объемом C
ментарные частицы с объемами dVB и dVC и радиус-векторами B
r
и C
r
.
V евклидова
V в том же пространстве; Bd и Cd их бесконечно малые элеПо
аналогии с физикой твердого тела [2, 3] допускается, что между разными частицами
d B и Cd внутри материальных тел B и C , а также между частицами, принадлежащими разным
телам, существует нелокальное потенциальное взаимодействие. Это взаимодействие может
быть парным, тройным и т.д. В данной работе рассматриваются только парные взаимодействия
между частицами Bd и Cd , принадлежащими разным телам B и C .
В соответствии с [4], потенциал d 2
d 2
сит от расстояния lBC
rC
r
BC
Коэффициент пропорциональности
BC
параметры этого выражения:
0BC
0C
BC пропорционален объемам B
dV dVB C
dV и dVC :
(2)
(далее потенциал) для изотропных сред завиB
между взаимодействующими частицами. В данной работе
эта зависимость определяется выражением, аналогичным потенциалу Морзе [5].
BC bc
0BC 2e
5 3
BC bc
l
e
0B
,
E
2
l
и , определяются формулами [6]
12
1
1 2
,
BC
(3)
В случае, когда материал B и C одинаков (рассматривается процесс самодиффузии)
0
C
B
45 3
l
2 0
.
(4)
тел B и C.; E и соответственно модуль Юнга и коэффициент Пуассона того же материала;
0
C разные, то предлагается принять (по аналогии с [7]):
C
0BC
0B
0
,
риалом-матрицей C с помощью равенства
BC
WB
dVB
Wc
Непосредственные вычисления записанного повторного интеграла реализуются с помощью
равенств (3) – (5) и выбора удобной для этого системы координат.
ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ СФЕРИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЫ
При вычислении энергии активации a
альной энергии BC
, а ее части BC
ного радиуса R l0 . Коэффициент
E предлагается приравнять ее не всей потенци,
преодоление которой позволяет сместиться центру
инерции частицы B . Ее вычисление опирается на следующие рассуждения.
Для определенности поверхность частицы B будем считать сферической эффективпредлагается
оценить по имеющимся в литературе
данным о значениях энергии активации для различных пар материалов B и C как поправочный
параметр, позволяющий уточнить предлагаемые в данной работе оценочные расчеты.
4 _______________________________________________________________________ № 6 (296) 2012
BCdVC .
(6)
l0BC
l lB C
0 0
.
В этих равенствах: – параметр Ламэ, характеризующий упругие свойства материала
l – среднее межатомное расстояние материала тел B и C . Если же материалы тел B и
(5)
Выражение (2) определяет потенциал взаимодействия частицы-включения B с мате
Стр.4