Mechanics and Advanced Technologies, Vol. 8, No. 4(103)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Mechanics and Advanced Technologies, Vol. 8, No. 4(103) за Дата публікації
Зараз показуємо 1 - 9 з 9
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Identification of dynamics for machining systems(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Petrakov, Y. V.; Ohrimenko, O. A.; Sikailo, M. O.Cutting processes are carried out in an elastic machining system, which is multi-mass with negative and positive loop control with a delay in construed mathematical models. Its behavior during the cutting process is entirely determined by dynamic properties and an adequate parameters of mathematical model is necessary to control the process. The paper proposes a method for identifying such dynamic parameters of the machining system, which include natural vibration frequencies, vibration damping coefficients, and stiffness of the replacement model of single-mass system in the direction of the machine-CNC coordinate axes. It is proposed to identify such parameters as a result of experimental modal analysis by impacting the elements of the tool and workpiece with an impact hammer and processing the impulse signal with a fast Fourier transform. It is proposed to adapt the results obtained to the adopted mathematical model of the machining system, presented in the form of two masses, each with two degrees of freedom, according to the equivalence of the spectrum signal power or its spectral density. The cutting force model in the form of a linearized dependence on the area of undeformed chips needs to be clarified by the coefficient using experimental oscillograms obtained during milling of a workpiece mounted on a dynamometer table. Based on the identified parameters of the machining system, a stability diagram was constructed in the “spindle speed – feed” coordinates and experiments were carried out under conditions in the zone of stable and unstable cutting. Evaluation of the roughness of the machined surface confirmed the correspondence to the location of the stability lobes diagram constructed using the identified parameters, which indicates the effectiveness of the proposed identification method.Документ Відкритий доступ Підвищення геометричної точності стінок фланців при відбортуванні отворів шляхом використання профільованої листової заготовки(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Драгобецький, Володимир; Калюжний, Олександр; Калюжний, ВолодимирПроблематика. Відбортування отворів з отриманням фланців у листових заготовках і профілях широко використовують при виготовленні деталей в багатьох галузях промисловості, зокрема в літакобудуванні і приладобудуванні. Суттєвими недоліками, які мають місце при відбортуванні отворів, є низька геометрична точність фланців по причині наявності значного потоншення стінки по довжині фланців та відхилення стінки фланцю від циліндричної поверхні отвору матриці для відбортування, що виникає завдяки пружній деформації після вилучення пуансону із здеформованої заготовки. Для усунення таких недоліків використовують операції калібрування фланців за допомогою виконання додаткового потоншення циліндричної частини стінки фланцю. Додаткове потоншення також використовують для збільшення висоти відбортованих фланців. Застосування потоншення приводить до певних обмежень при з’єднанні відбортованих деталей з іншими виробами за допомогою різьби. Тому актуальними є дослідження, які направлені на підвищення геометричної точності фланців в напрямку зменшення потоншення та викривлення стінок фланців при відбортуванні. Одним із способів вирішення такої задачі полягає в застосуванні попередньо профільованої заготовки. Мета. Підвищення геометричної точності фланців при відбортуванні отворів у профільованій листовій заготовці із алюмінієвого сплаву Д16. Методика реалізації. Застосування попередньо профільованої листової заготовки, яка має найбільшу товщину профілю біля отвору з поступовим зменшенням товщини до вихідної на початку радіусу заокруглення матриці для відбортування, дозволить значно зменшити потоншення і викривлення стінки фланцю після відбортування отвору. Результат. За допомогою методу скінченних елементів (МСЕ) проведено моделювання процесів профілювання заготовки видавлюванням з отриманням перемички та пробивання перемички, а також подальшого відбортування отворів плоским, конусним і сферичним пуансонами. Встановлено залежності зусиль відбортування і зусиль вилучення пуансонів із здеформованих заготовок від переміщення пуансонів. Для сферичного пуансону, при якому має місце мінімальне зусилля відбортування, визначено розміри фланцю та порівняно з розмірами при відбортуванні традиційної заготовки. Виявлено напружений стан металу при максимальному зусилля відбортування профільованої заготовки сферичним пуансоном та кінцевий деформований стан після вилучення пуансону. Розроблено і виготовлено конструкцію штампу з комплектом деталей для виконання профілювання заготовки і відбортування. Проведено експериментальні дослідження, результати яких показали хорошу узгодженість з даними моделювання по зусиллях видавлювання і відбортування та розмірах отриманих фланців. Висновки. Шляхом використання профільованої листової заготовки підвищено геометричну точність фланцю після відбортування отвору. Товщина стінки отриманого фланцю по довжині майже не відрізняється від товщини вихідної заготовки і суттєво зменшено відхилення стінки від циліндричної поверхні отвору матриці для відбортування.Документ Відкритий доступ Дослідження можливості застосування ефектів, що супроводжують явище ультразвукової кавітації, в скальпелі для лікування глаукоми(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Шаргородський, С. В.; Луговський, О. Ф.Розробка нового медичного інструментарію для хірургічного лікування хворих на глаукому є актуальним науково-прикладним завданням сучасного машинознавства, оскільки кількість інвалідів по зору на Україні з приводу глаукоми з кожним роком зростає. Доведено роль внутрішньоочного тиску (ВОТ), як основного фактору ризику в патогенезі розвитку і прогресування глаукоми. Встановлено, що при глаукомі швидкість секреції водянистої вологи не змінюється, тоді як опір відтоку зростає в ділянці трабекулярної сітки, що призводить до підвищення ВОТ. Чимало доказів свідчить про те, що опір відтоку внутрішньоочної рідини створюється в ділянці внутрішньої стінки трабекулярної сітки. На сьогоднішній день то-чне структурне розташування і молекулярна природа створення опору трабекулярного відтоку в ділянці внутрішньої стінки трабекулярної сітки точно не встановлені і потребує подальшого вивчення. На сьогодні у техніці широко використовується явище ультразвукової кавітації, яке виникає при введенні в рідину ультразвукових коливань високої інтенсивності і забезпечує якісне видалення забруднень з поверхонь, знезараження, дрібнодисперсне розпилення, утворення інтенсивних мікротечій і тп. Наша робота досліджує зміни в біомеханічних реакціях в результаті малоінвазивної хірургії глаукоми – розширення фі-зіологічних шляхів відтоку внутрішньоочної рідини (трабекулярного апарату, Шлеммового каналу тощо) за допомогою про-цедур з використанням ультразвукової кавітації. Шляхом модернізації факоемульсифікатора, створено ультразвуковий гла-укомний скальпель, який дозволить очистити пори трабекулярної сітки, відновити і зберегти її еластичність, знизити опір відтоку очної рідини, знизити очний тиск. Застосування такого інструменту допоможе офтальмологам проводити малоі-нвазивні втручання, направлені на нормалізацію рівня очного тиску менш інвазивним та більш безпечним шляхом, що буде сприяти упередженню прогресування та успішному лікуванню глаукоми. Розробка новітнього медичного інструментарію дасть змогу розробляти індивідуальні стратегії лікування на основі конкретних потреб і тяжкості захворювання кожного пацієнта і створити досконалу систему лікування хворих на глаукомуДокумент Відкритий доступ Триботехнічні самозмащувальні детонаційні покриття на основі цирконію(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Щепетов, В. В.; Фіалко, Н. М.; Бись, С. С.; Зворикін, К. О.Стаття присвячена актуальній проблемі розроблення і дослідження властивостей високоефективних антифрикційних покриттів, застосування яких забезпечує самозмащування за рахунок утворення твердих мастил. Мета роботи пов’язана з вивченням структурно-фазового складу та дослідженням триботехнічних властивостей детонаційних покриттів системи Zr-Ti-V-Cr-Si-C-MgC2 за умов навантаження у полі швидкостей ковзання. Представлено узагальнені результати теоретичних і прикладних досліджень щодо цілей даної роботи. Встановлено оптимальний структурно фазовий склад досліджуваних покриттів. Відпрацьовано технологію отримання порошкової суміші та вдосконалено технологічний процес формування покриттів на основі цирконію. За результатами виконаних досліджень відзначається, що для умов, які розглядаються, засобом саморегулювання процесу зношування є як наявність тонкого шару графіту, так і утворення дисперсних вторинних структур. Їх спільна дія забезпечує модифікування поверхні тертя та екранізує неприпустимі процеси тужавлення. Результати досліджень показали також, що розроблені покриття демонструють високі та стабільні антифрикційні властивості у всьому навантажувально-швидкісному діапазоні випробувань. Пропоновані інноваційні покриття на основі цирконію можуть широко застосовуватися для відновлення чи зміцнення деталей будь-якими технологічними методами, що використовують порошкові матеріали. Найбільш ефективне застосування цих покриттів відповідає ситуаціям, в яких використання традиційних мастил небажано.Документ Відкритий доступ Методика розрахунку та дослідження динамічних навантажень і втрат енергії при роботі механізму підйому мостового крана(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Нєженцев, Олексій; Кравченко, Олександр; Бойко, Григорій; Цимбаленко, ІгорОб’єктом дослідження є вантажопідйомні крани мостового типу.В роботі вирішується проблема зниження динамічних навантажень та енергоспоживання вантажопідіймальних кранів завдяки удосконаленню методики розрахунку втрат енергії та динамічних навантажень в період підйому вантажу. Математична модель крана враховує всі основні параметри електромеханічної системи “привід – металоконструкція – вантаж”. Розроблено методику для дослідження динамічних навантажень та втрат енергії під час роботи механізму підйому мос-тових кранів. Наведенорезультати дослідження динамічних навантажень та втрат енергії мостовими кранами вантажо-підйомністю 5 т прольотами від 19,5 до 31,5 м залежно від висоти підйому вантажу, маси вантажу, прольоту крана та інших факторів, що дозволило підвищити точність розрахунків на 13–25 %. Аналіз результатів досліджень показав, що втрати енергії значною мірою залежать від висоти підйому, маси вантажу, механічних характеристик електроприводу, моменту інерції ротора електродвигуна і муфт на швидкохідному валу. Результати досліджень можуть бути застосовані при розрахунках, проєктуванні та експлуатації мостових кранівДокумент Відкритий доступ Розподіл напруженості магнітного поля вздовж зуба колеса залежно від форми індуктора(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Дубініна, Ольга; Медведєв, ВадимДослідження спрямовані на визначення оптимальної форми індуктора для обробки зубів великогабаритного зубчатого колеса магнітно-імпульсною обробкою. В роботі вивчається розподіл напруженості магнітного поля вздовж площі зуба колеса, залежно від типу індуктора. Це необхідно для того щоб спрогнозувати розподіл змін в структурі металу, викликаних МІО, та їх вплив на зносостійкість колеса. Головним завданням дослідження є встановлення залежності показників напруження магнітного поля від форми та довжини індуктора. иявлення необхідності наявності або відсутності сердечника. Розглянуто два типи індукторів: перший евольвентної форми одягається на зуб колеса, другий – розташовується у западині поміж зубів колеса. Розрахунок розподілу напруженості магнітного поля було проведено за допомогою програмного пакету ANSYS Maxwel. В результаті проведених досліджень було виявлено, що найбільш ефективним для проведення магнітно-імпульсної обробки є індуктор першого типу, який надягається на зуб колеса. Середні значення величини напруженості магнітного поля становлять 330-380 кА/м, що є достатнім для структурних змін поверхневого шару металу по всій площі робочої поверхні зуба. Індуктор другого типу, довжина якого відповідає ширині зубчастого вінця є малоефективним. Оскільки величина напруженості магнітного поля згенерованого ним в робочій зоні колеса сягає лише 29-67 кА/м та не призводить до структурних змін поверхневого шару металу. Збільшення довжини, а також використання сердечників круглої та трикутної форм не дало суттєвих змін величини напруженості. Також визначено, що перспективним є використання укороченого індуктора другого типу. При подальших дослідженнях оптимальної довжини індуктора, рекомендується вивчити напрямок, та з’ясувати чи можна обробляти зубчасте колесо шляхом покрокового переміщення індуктора вздовж робочої поверхні зуба.Документ Відкритий доступ The Pushing Mechanism Design of Jumping Robot(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Zinko, Roman; Lobur, Mykhaylo; Zdobytskyi, Andriy; Stefanovych, TetyanaIn areas hazardous for humans, jumping robots serve as substitutes. They exhibit enhanced mobility when traversing uneven or rugged terrain, significantly broadening the application potential of mobile devices for territory surveillance, environmental monitoring after earthquakes, and other emergency situations where robot movement relies solely on jumping. Various design solutions for performing jumps are known, each with its own advantages, disadvantages, and implementation based on specific structural elements. To propel robots off the ground, different actuators can be used: spring-based mechanisms (with or without additional kinematic links), pneumatic or hydraulic systems, and those powered by fuel-air mixtures. Spring-based impact systems execute jumps by converting the potential energy stored in the spring into the kinetic energy of the robot's body. The objective of the research is to justify the feasibility of developing cam mechanisms for jumping robots, taking into account the direction of their jumps in accordance with the distribution of forces and applied loads. The methodology involved determining the impact force of the hammer in the cam mechanism under static loading. A calculation method for the parameters of the impact system was developed. Computer modeling of the spring compression phase using a lever device was conducted. The structural and technological parameters of the robot were substantiated, considering its mass, spring stiffness, impact system, and the cam profile, using Autodesk Inventor software. Calculations of forces, power, and design parameters of the impact system were presented, along with a detailed analysis of all phases of the jumping process. These phases include spring compression using a lever device, removal of the compression device, spring release, and the final ballistic phase (flight phase). The methodology allowed for determining the design parameters of the cam mechanism based on specified kinematic and dynamic parameters of the jumping process.Документ Відкритий доступ Визначення факторів впливу та коефіцієнтів концентрації напружень для експрес-розрахунків на міцність однозрізних болтових з’єднань шаруватих композитних пластин. Повідомлення 1(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Рудаков, Костянтин; Дифучин, ЮрійПри проектуванні болтових з'єднань (БЗ) необхідно, зокрема, проводити їхні перевірні розрахунки на міцність. При цьому бажано застосовувати експрес-аналіз: розрахунки за простими формулами достатньої точності. Для БЗ пластин із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) проблема ще не вирішена. Мета дослідження: провести перегляд, переосмислення та структуризацію формул експрес-розрахунку максимального напруження при контакті отвору з жорстким циліндром (болтом), на контрастних прикладах матеріалів та схем армування пластини із ПКМ, з урахуванням можливих бічних зазорів болт/отвір в практично актуальному діапазоні, на основі отриманих раніше та нових результатів. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини із шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевіряли декілька простих формул експрес-аналізу, провели їхню структуризацію. Результати зведені в таблиці, наведені ілюстрації. Відокремлені п’ять факторів впливу на значення максимального напруження розтягу біля отвору в пластині з шаруватого ПКМ. Отримано числові оцінки, що характеризують ступінь впливу на концентрацію напружень на поверхні отвору: характеристик матеріалу, схеми армування й величин зазору болт/отвір в пластині із шаруватого ПКМ, а також точність розглянутих формул. Зміна матеріалу й схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень максимальних напружень та коефіцієнту концентрації напружень у навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини, а розглянуті формули експрес-аналізу мають недостатню точність для контрастних випадків матеріалів і схем армування пластини. Необхідні додаткові дослідження, особливо для схеми армування [φ/-φ]2s при 0<φ<90. .Документ Відкритий доступ Скінченно-елементне двоетапне моделювання параметрів напружено-деформівного стану плоскої ферми з паралельними поясами(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Омелян, М. А.У даній роботі досліджується плоска ферма з паралельними поясами, виготовлена зі сталі ВСт3пс. За допомогою двоетапної методики чисельного моделювання, що базується на застосуванні програмних комплексів ЛІРА-САПР 2016 R5 та ANSYS Workbench 14.5. вивчено напружено-деформівний стан (НДС) такої ферми. Основною проблемою є підвищення точності визначення параметрів НДС плоских ферм, що дозволить знизити їх матеріалоємність і трудомісткість проєктування. Це сприятиме оптимізації виробничих процесів у будівництві та інженерії. У роботі запропоновано двоетапну методику моделювання, яка передбачає використання двох програмних комплексів. На першому етапі створено скінченно-елементну модель в ЛІРА-САПР, де визначено попередні параметри НДС. На другому етапі цю модель деталізовано в ANSYS Workbench. Виявлено критичні зони у вузлах ферми, де напруження максимальні, що має ключове значення для подальшого проєктування. Ефективність моделювання пояснюється інтеграцією даних з обох програмних комплексів. Це дозволяє компенсувати обмеження кожного з них окремо, зокрема у моделюванні вузлів з концентрацією напружень. Методика забезпечує наочність параметрів НДС, що сприяє ефективному аналізу отриманих даних. Робота демонструє ефективність двоетапного підходу до моделювання НДС, що дозволило досягти ефективності при визначенні параметрів напружено-деформівного стану ферми. Поєднання ЛІРА-САПР та ANSYS дозволяє ефективно враховувати як загальні міцністні характеристики конструкції, так і локальні деформації та зони концентрацій напружень. Результати дослідження можуть бути застосовані в будівництві промислових і громадських споруд, мостів, а також в інших галузях, зокрема в машинобудуванні, де використовуються ферми з паралельними поясами. Методика забезпечує оптимізацію матеріальних витрат і трудозатрат під час проєктування, що є критично важливим для масштабних інженерних проєктів.