Проблемы машиностроения и надежности машин
Журнал публикует материалы по теории машиностроения в целом и по исследованию надежности машин в частности, а также статьи по конструированию и усовершенствованию работы машин и приборов.
Журнал основан в 1965 году.
Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 – 83156 от 19.05.2022
Текущий выпуск
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
№ 6 (2025)
МЕХАНИКА МАШИН
ЭФФЕКТ ЗОММЕРФЕЛЬДА ПРИ ВРАЩЕНИИ ГИБКОГО РОТОРА С ДВИГАТЕЛЕМ ОГРАНИЧЕННОЙ МОЩНОСТИ
Аннотация
Рассматривается математическая модель гибкого ротора, взаимодействующего с двигателем ограниченной мощности. Ротор моделируется балкой Эйлера–Бернулли с равномерно распределенной массой и жестким несбалансированным диском. Двигатель ограниченной мощности характеризуется статической характеристикой. Представлены уравнения, описывающие совместные поперечные колебания ротора и его вращения. Решение задачи представляется в интегральной форме Фредгольма с использованием функции Грина с последующей дискретизацией методом трапеций. Полученные результаты демонстрируют существование эффекта Зоммерфельда в области первого резонанса. Анализируется влияние мощности двигателя на “застревание” ротора при прохождении критической скорости.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):3-12
3-12
ОТ ЗАМКНУТЫХ ЦЕПЕЙ К ПРОМЫШЛЕННЫМ РОБОТАМ: ЗАРОЖДЕНИЕ НАУКИ О ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ
Аннотация
Статья посвящена истории развития науки о механизмах параллельной структуры в России и за рубежом с XIX в. до 1980-х гг. Рассматриваются ключевые этапы становления этого направления, начиная с исследований замкнутых кинематических цепей и заканчивая первым промышленным применением параллельных роботов. Особое внимание уделено вкладу отечественных ученых, таких как П. Л. Чебышёв, Л. В. Ассур и Н. И. Мерцалов, а также зарубежных исследователей, включая Э. Гофа и Д. Стюарта. Описаны важные патенты и изобретения, которые заложили основу для дальнейшего развития параллельной робототехники. Статья представляет собой обзор важнейших научных и инженерных достижений в области параллельных механизмов до 1980-х гг.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):13-22
13-22
МЕТАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ПОСТОЯННЫМ ТЯГОВЫМ УСИЛИЕМ НА ОСНОВЕ УПРУГИХ ШАРНИРОВ С ЗАДАННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
Аннотация
Статья посвящена метательному устройству с постоянным тяговым усилием на основе упругих шарниров с заданной характеристикой. Упругий шарнир в данном случае представляет собой пневмопружину, перемещающуюся между направляющими расчетной формы. Восстанавливающий момент упругого шарнира задается таким, чтобы тяговое усилие метательного устройства было постоянным практически на всем рабочем участке. При такой характеристике запасенная энергия при одинаковом максимальном усилии натяжения существенно больше, чем у существующих катапульт и арбалетов. Предполагается использовать такое метательное устройство в качестве катапульт беспилотных летательных аппаратов и арбалетов.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):23–29
23–29
НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ
ПОПЕРЕЧНЫЙ СДВИГ КУСОЧНО-ОДНОРОДНОЙ УПРУГОЙ СРЕДЫ В СЛУЧАЕ, КОГДА СВЯЗУЮЩЕЕ И ВКЛЮЧЕНИЯ ОСЛАБЛЕНЫ КОГЕЗИОННЫМИ ТРЕЩИНАМИ
Аннотация
В настоящей статье рассматривается задача о плоскости поперечного смещения с двумя парами двупериодических (соответствующих осям X и Y) котезионных трещин неравного размера, ослабленных двухпериодными круглыми отверстиями. Круговые отверстия заполнены армирующими волокнами. Определены граничные задачи между наполнителем и матрицей и вдоль котезионных трещин. Решение задачи ищется в виде аналитической функции комплексной переменной. Вдоль отверстий найдена система неравных алгебраических уравнений, а вдоль котезионных трещин построены сингулярные интегральные уравнения, которые с помощью математических преобразований приведены к конечной линейной алгебраической системе уравнений. Обе системы решаются совместно методом Гаусса, а рост трещин определен по формулам коэффициента интенсивности напряжений в вершинах трещин. Найдены коэффициенты интенсивности напряжений путем изменения длины трещин в зависимости от радиуса круглых отверстий. Построена 3D-модель.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):30-44
30-44
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПРОКАТКЕ ПОЛОСЫ
Аннотация
В статье получена аналитическая модель расчета температуры при сухом внешнем трении в условиях продольной прокатки (проход через одну клеть) тонкой полосы. Приведены графики расчетных зависимостей температуры от скорости, прокатки, времени и глубины для полосы из стали 12Х18Н9Т.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):45-54
45-54
ВОЗМОЖНОСТИ КОНСТРУКТИВНОГО И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТОНКОСЛОЙНЫХ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОМПЕНСАТОРОВ ТРУБОПРОВОДОВ НА ИХ ОСНОВЕ
Аннотация
Для компенсации тепловых и силовых перемещений оборудования и трубопроводов используются различные типы компенсаторов. На газоперекачивающих станциях, электростанциях, на транспорте компенсаторы одновременно обеспечивают и виброизоляцию оборудования от трубопроводов, фундамента и окружающей среды. Снижение передачи вибрации и шума необходимо в диапазоне частот от инфразвука до 1000 Гц и более. Рассмотрены особенности упругих тонкослойных резинометаллических элементов, предложенных ИМАШ РАН в качестве упругих элементов для компенсаторов нового типа, улучшивших виброизоляцию трубопроводов на два порядка по сравнению с серийно выпускаемыми компенсаторами в диапазоне частот до 1600 Гц. Показаны возможности дальнейшего улучшения эксплуатационных и виброизолирующих свойств компенсаторов с тонкослойными резинометаллическими элементами за счет конструкции и изменения рецептур резины, клеев и материала арматуры компенсаторов.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):55–66
55–66
ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ ПРИ ПРОКАТКЕ С ТОКОМ
Аннотация
Выполнено исследование электропластического эффекта при растяжении и прокатке в высокопрочном застеклометрическом крупнозернистом сплаве на основе интерметаллидного соединения TiNi, а также сравнение деформируемости в процессе холодной плоской прокатки в сопровождении импульсного тока и без тока. Показано, что повышение деформируемости под током при прокатке преимущественно связано с атермическим электропластическим эффектом.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):67-74
67-74
ЗАВИСИМОСТЬ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ОТ УГЛА ПЕРЕКОСА В ЗАЦЕПЛЕНИИ
Аннотация
Исследована задача влияния угла перекоса в зубчатом зацеплении на срок службы передачи, выражаемый числом циклов нагружения до момента разрушения зубьев зубчатых колес. В статье предложен подход, который позволил решить задачу аналитически и получить зависимость между углом перекоса и числом циклов до разрушения. Основой для построения такой зависимости послужила известная эмпирическая корреляция между уровнем контактных напряжений и усталостной долговечностью при циклическом нагружении. Полученные аналитические зависимости можно использовать на стадиях проектирования и конструкторской проработки зубчатых передач, особенно на этапе выбора оптимальных параметров зацепления и прогнозирования ресурса редукторных систем в условиях, приближенных к реальной эксплуатации.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):75-79
75-79
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВОЛНОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОЙ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ
Аннотация
В статье представлены результаты исследования применения волновой технологии для приготовления буровых растворов на углеводородной основе. Показано, что использование волновых генераторов вихревого типа позволяет значительно улучшить качество эмульсии, сократить время приготовления и снизить долю углеводородной фазы без ухудшения ключевых параметров раствора. Проведенные эксперименты подтвердили эффективность волнового воздействия по сравнению с традиционными методами перемешивания.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):80–84
80–84
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ U-NET ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ПРОФИЛЯ ИЗНОСА ДЕТАЛИ
Аннотация
В статье исследуется возможность применения глубоких нейросетевых моделей, в частности архитектуры U-Net, для автоматизированного детектирования профиля изношенной детали. Износ рабочих элементов, особенно в сельскохозяйственной технике, резко снижает эффективность работы оборудования и увеличивает затраты на его обслуживание. Традиционные методы диагностики имеют ряд ограничений, среди которых субъективность оценок, необходимость остановки оборудования и низкая точность количественной оценки износа. Предложен метод семантической сегментации изображений с использованием нейронной сети U-Net, позволяющий автоматически формировать профиль изношенной детали. Описаны этапы подготовки данных, обучения модели и анализа изображений, что обеспечивает точное получение профиля детали. Экспериментально подтверждена эффективность метода на примере долота глубокорыхлителя.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):85-92
85-92
Фрикционный разогрев металла при сварке трением с перемешиванием
Аннотация
Представлены результаты математического моделирования процесса разогрева рабочей поверхности при сварке трением с перемешиванием. Построены термические циклы точек соприкосновения заплечика рабочего инструмента с поверхностью свариваемых пластин. Рассмотрено влияние коэффициента трения, скорости вращения инструмента и температуры предварительного подогрева на процесс нагрева. Проведена оценка вероятности образования жидкой прослойки на начальной стадии процесса сварки трением с перемешиванием.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):93-102
93-102
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕХАНИКА. ДИАГНОСТИКА ИСПЫТАНИЯ
МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ РЕЖИМОВ ИСТЕЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА ИЗ РАЗРУШАЕМЫХ КОРПУСОВ-ОТРАЖАТЕЛЕЙ НА ДЕФОРМИРУЕМЫЕ СВИНЦОВЫЕ МИШЕНИ
Аннотация
Для проектирования эффективных машин и устройств предложено использовать одноразовые комбинированные отражатели, разрушающиеся после аккумулирования и истечения из них продуктов взрыва зарядов твердых взрывчатых веществ. Новое техническое решение потребовало усовершенствования экспериментальных методик, в том числе для более полной оценки преобразования направленного истечения продуктов взрыва на свинцовые мишени.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):103-111
103-111
ПРИМЕНЕНИЕ ТВЕРДОГО СПЛАВА В УПОРНЫХ ПОДШИПНИКАХ ВЫСОКООБОРОТНЫХ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы применения твердого сплава в упорных подшипниках насосных секций высокооборотных лопастных насосов на основе экспериментальных исследований на модернизированном стенде с мультипликатором. Испытания показали, что в диапазоне частот вращения 60–7300 об/мин и нагрузке 1000–9000 Н реализуется гидродинамический режим смазки. При останове подшипника под нагрузкой при низкой частоте вращения происходит повреждение поверхности в виде радиальных трещин и колысевых рисок с внутренней стороны. Влияние высокой частоты вращения заключается в возникновении вихрей и гидравлического сопротивления в области входа в маслоотводящие канавки и “масляного голодания”. Для применения подшипника из твердого сплава в составе насосной секции высокооборотного лопастного насоса с наличием абразивных частиц в пластовой жидкости необходимо экспериментально оценить допустимую величину осевой силы, не допускающую катастрофического разрушения поверхности трения.
Проблемы машиностроения и надежности машин. 2025;(6):112-120
112-120