Машинобудування

Підписатися на Машинобудування потік

ISSN 2522-4255 (Online), ISSN 2521-1943 (Print)

Метою міжнародного науково-технічного журналу «Mechanics and Advanced Technologies » є ознайомлення науковців усього світу з новітніми досягненнями в галузі машинобудування, результатами наукових досліджень та вдосконаленими методами розрахунку і проектування елементів машинобудівних конструкцій. Ми працюємо для вчених та науково-технічних фахівців у галузі машинобудування

Міжнародний науково-технічний журнал «Mechanics and Advanced Technologies» являється правонаступником збірника "Вісник національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Серія машинобудування" (ISSN 2305-9001, e-ISSN 2409-5966), який припинив своє існування

Адреса URL: http://journal.mmi.kpi.ua/
Оновлено: 13 годин 55 хв тому

Методика розрахунку на міцність елементів конструкції мобільних машин для контактного зварювання рейок

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Анотація. Метою представленої роботи є розробка методики розрахунку на міцність ізоляції центральної осі мобільної машини для контактного стикового зварювання рейок. Процес контактного стикового зварювання пов'язаний з прикладанням великого зусилля осадки, в результаті чого деякі конструктивні елементи зварювальної машини знаходяться під дією високих навантажень. Одним з навантажених конструктивних елементів являється ізоляція центральної осі машини, так як в процесі зварювання ця вісь згинається і тисне на ізоляцію. Основним вхідним параметром розрахунку елементів конструкцій на міцність являється величина діючого на них навантаження. Але у випадку, що розглядається, зв'язок між зусиллям осадки та тиском на ізоляцію неочевидний. В основу розробленої методики покладено припущення про те, що величина тиску, що діє на ізоляцію, пов’язана з величиною прогинів центральної осі під дією зусилля осадки. За допомогою інтегралів Мора були розраховані переміщення досліджуваних перерізів центральної осі під дією зусилля осадки та еквівалентного навантаження, розподіленого по довжині ізоляції. Величина розподіленого по довжині ізоляції навантаження, еквівалентного зусиллю осадки, визначалась з умови рівності переміщень одних і тих самих перерізів під дією цього навантаження та під дією зусилля осадки. Таким чином, було отримано аналітичний вираз, який встановлює зв'язок тиску, що діє на ізоляцію, з величиною зусилля осадки і геометричними розмірами конструктивних елементів машини. Виходячи з умов міцності матеріалу ізоляції на зминання отримано аналітичний вираз, який встановлює зв'язок довжини ізоляції з величиною зусилля осадки, геометричними розмірами конструктивних елементів машини та фізико-механічними властивостями матеріалу ізоляції. Запропонована методика була використана при розрахунку і проектуванні мобільної рейкозварювальної машини К1045.

Забезпечення параметрів якості круглої внутрішньої різі при обробці високопродуктивним способом

Птн, 12/29/2017 - 00:00

Виконано аналіз різних способів механічної обробки круглої внутрішньої різі ISО 10208, DIN 20317 і сформульовані критерії їх високопродуктивної обробки. Запропоновано спосіб однопрохідної обробки внутрішніх круглих різей непрофільним інструментом на верстатах з ЧПК. Розроблено методику компенсації розмірного зносу ріжучих пластин. Експериментальним шляхом при обробці виробничої партії деталей визначені оптимальні режими обробки для забезпечення максимальної продуктивності при досягненні необхідної шорсткості і розмірної точності профілю круглої різі. У результаті статистичного аналізу оброблених деталей встановлено, що розсіювання фактичних значень шорсткості внутрішньої поверхні різі на партії деталей відповідає закону Гауса.

Експериментально доведено, що застосування запропонованого способу підвищило продуктивність обробки круглої внутрішньої різі в 2,5 рази. На основі порівнянь техніко-економічних показників встановлені ефективні області застосування високопродуктивного способу обробки круглих різей.

Вплив в’язкості робочих рідин на процес їх ультразвукового розпилення

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Анотація. Відомо багато методів, завдяки яким є можливість розпилити рідину з заданою дисперсністю. Кожний з цих методів має свої переваги та недоліки. Більшість авторів розглядало в своїх роботах нев’язкі рідини. Зменшити в’язкість рідини можливо різними методами, один з яких є нагрівання. У роботі розглянуто задачу, щодо вибору температурних параметрів для ультразвукового розпилення в’язкої рідини. Попередні експерименти показали, що ультразвукова обробка рідини призводить до її нагрівання, а при досягненні «критичної температури» відбувається розпилення. Але на нагрівання рідини ультразвуковим диспергатором потрібно витрачати додатковий час ,що може стати суттєвим недоліком, що зробить неможливим використання такого методу розпилювання. Одним із шляхів подолання труднощів, пов’язаних з зниження в’язкості, є попереднє нагрівання рідини до заздалегідь визначеної температури. Метою даної роботи було визначити особливості розпилення в’язкої рідини, яку попередньо було нагріто до певної температури.

Аналіз міцності наносупутника POLYITAN-2 при дії випадкових навантажень на етапі виведення на орбіту

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Анотація. В рамках діючих стандартів створення нових космічних апаратів проектування і відпрацювання як великих так і надмалих супутників потребує вирішення широкого спектра завдань, пов'язаних з аналізом міцності апарату на різних етапах його життєвого циклу. Основним і найбільш складним, з точки зору діючих навантажень, є етап виведення на орбіту. На цьому етапі супутник схильний до дії екстремальних прискорень, гармонійних і випадкових вібрацій, ударних навантажень. У даній роботі представлений аналіз міцності наносупутники POLYITAN-2 при дії випадкових вібрацій на етапі виведення на орбіту. Розроблено ефективну твердотільна і відповідна їй звичайно-елементна модель наносупутники. З використанням програмного комплексу Ansys проведено розрахункове дослідження напружено-деформованого стану наносупутники. Проведено оцінку міцності конструктивних елементів. Встановлено, що для аналізованого варіанта виконання POLYITAN-2 умови міцності виконуються.

Control of grinding polygonal surfaces

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Abstract. Grinding of non-round surfaces, in particular polygonal surfaces of dies, is characterized by substantial non stationary. At different sections of the profile, the change in the main characteristic (Material Removal Rate – MRR) process reaches tens of times. To stabilize the grinding process, it is recommended to control the spindle speed of the workpiece CNC grinding machine. Created software that allows to design the control program on the basis of mathematical model of the system. The determination of MRR is realized automatically in the simulation of the grinding process which uses the algorithm developed for solving problems in geometric interaction of the workpiece and the wheel. In forming the control program is possible takes into account the limitations on the maximum circumferential force of cutting, and the maximum allowable acceleration of the machine spindle. Practice has shown that full stabilization is not obtained, even though the performance is increased more than 2 times, while ensuring the quality of the surface. The developed block diagram of the grinding process can serve as a basis for further improvement in the solution of dynamic problems.

Мінімізація вібраційного фактору при експериментальних дослідженнях мікроструктури обмежених закручених потоків

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Експериментальні дослідження тонкої структури складних закручених потоків та нестандартних засобів керування  процесами переносу у вихровій камері виявили необхідність модернізації вузлів аеродинамічного стенда для зменшення похибки від їх механічної вібрації при інструментальних вимірюваннях через появу в сигналах додаткових складових від наведенихмиттєвих переносних швидкостей течії. Цей фактор ускладнює аналіз характеристик вихрових структур різних   масштабів. Метою роботи є моніторинг вібраційно небезпечних зон установки та зменшення негативних наслідків вібрації щодо результатів термоанемометричних  вимірювань. Для мінімізації шкідливого впливу  вібрації елементів аеродинамічного стенда на результати досліджень в його конструкцію було внесено ряд змін. Оцінка якості цих змін передбачала вимірювання віброприскорень в двох зонах:1 – безпосередньо біля двох основних джерел вимушених коливань електродвигун та вентилятор); 2 – в зоні розташування координатного пристрою з державками термоанемометричних датчиків. Експериментально доведено, що модернізація аеродинамічного стенда знизила величини віброприскорення в напрямку поздовжньої осі камери приблизно в 4 рази та уздовж вертикальної осі приблизно в 2 рази. Отримані дані дозволяють зменшити похибки визначення статистичних характеристик течії та  коригувати ідентифікацію виявлених вихрових структур  у вихровій камері


  

Аналіз формозміни та деформованого стану пустотілої ступінчастої поковки в процесі розкочування

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Підвищення безпеки, пришвидшення термінів будівництва та збільшення строку експлуатації атомних електростанцій є одним з головних напрямків розвитку енергетичної промисловості. З цієї точки зору, велика увага сьогодні приділяється виготовленню поковок, які поєднують у собі декілька деталей. Це вимагає застосування нових технологій з застосуванням не стандартного інструменту. Мета роботи – аналіз формозміни та деформованого стану конусної ступінчастої поковки при розкочуванні ступінчастої заготовки з одночасним деформуванням виступу та уступу. Моделювання виконувалося за допомогою методу скінченних елементів, який узгоджується з експериментальними даними. Експериментальні дослідження виконувалися на свинцевих моделях. Розкочування ступінчастої заготовки при одночасному деформуванні виступу та уступ призводить до виникнення конусної поковки. Конусність з боку уступу виникає на початковій стадії розкочування і під час всього процесу збільшується. Виникнення конусної форми пояснюється тим, що під час розкочування, при однаковій абсолютній деформації (хід бойка), уступ отримує більше накопиченої деформації через більш тонку стінку.

Розробка технічних засобів проектування технологічного і верстатного обладнання каркасних просторових компоновок

Птн, 12/29/2017 - 00:00
У статті проводиться аналіз стратегії обробки поверхонь другого порядку з найменшим відхиленням від запланованих траєкторій. Проведено аналіз поведінки глайд-обладнання стосовно використання типових стратегій обробки в лінійці авторських програмних продуктів Tools Glide і Tools Response. Показана можливість вибору стратегій обробки поверхонь другого порядку по розрахованим критеріям точності. Отримані попередні рекомендації по розташуванню типових траєкторій по координаті z в робочому просторі верстата. Встановлено, що компонування з нахиленими напрямними в значній мірі підвищує жорсткість компонування в порівнянні з паралельними напрямними. За результатами серії розрахунків можна з'ясувати, що слід вибирати стратегії з найменшою кількістю гострокутих переходів. Описується, що підвищення точності в розглянутих компоновках глайд-обладнання може бути забезпечено коригуванням вихідної траєкторії при зміні її кривизни і напрямки руху інструменту. Для такого завдання необхідно максимально ретельне визначення загальної залежності для силових факторів обробки.

Аналіз зусиль і визначення оптимальних параметрів затискної самогальмуючої втулки гідромеханічних трикамерних затискних патронів

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Анотація. Виконано аналіз різноманітних конструкцій затискних патронів, які можуть використовуватися для високошвидкісної обробки матеріалів різання на свердлильних і фрезерувальних верстатах. Виведені аналітичні залежності для визначення зусиль, які діють на затискну втулку при статичних та при динамічних навантаженнях. Отримані залежності дають змогу враховувати особливості роботи затискних патронів ще на етапі їх проектування. Визначено найбільш небезпечні перетини і наведено алгоритм розрахунку мінімального кута конусності затискної самогальмуючої втулки гідромеханічного затискного патрона з умов міцності та жорсткості. Розрахункові залежності апробовані для гідромеханічного трикамерного затискного патрона, синтезованого авторами. Розроблений патрон може ефективно використовуватись при високошвидкісній обробці матеріалів різанням на свердлильних та фрезерувальних верстатах. Отримані результати дослідження можуть буди використані спеціалістами, які займаються розробкою і експлуатацією аналогічних затискних патронів.

Гідродинамічні характеристики одноступінчастого роторно-пульсаційного апарата з осьовою компенсацією тиску в зазорі між ротором і корпусом

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Анотація. За результатами дослідження запропоновано залежності об’ємної витрати, перепаду тиску на вході і виході з апарату і потужності приводу від частоти обертання ротора за різних степенів перекриття прохідного перерізу вихідного трубопроводу, а також залежності перепаду тиску в апараті, підведеної потужності приводу і гідравлічного ККД від об’ємної витрати за постійної частоти обертання приводного валу. Підтверджено можливість використання положень теорії лопатевих машин для аналізу роботи роторно-пульсаційного апарата розглянутої конструкції. Встановлено відсутність якісного впливу наскрізної торцевої перфорації ротора, за її невеликої площі, на гідравлічні характеристики роторно-пульсаційного апарата. Визначено, що для дослідженої конструкції роторно-пульсаційного апарата гідродинамічна складова енерговитрат не перевищує 4 %, а отже, не впливає суттєво на загальні витрати енергії в апараті, разом із цим, цієї кількості енергії цілком достатньо для створення перепаду тиску, необхідного для забезпечення роботи апарата в режимі прокачування рідини без використання додаткового обладнання та інтегрованих пристроїв.

Эволюция циркуляций в инерционных течениях несжимаемой жидкости в сферическом резервуаре

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Цель работы: представление и анализ результатов моделирований течений в сфере для построения строгой системы воздействия на инерционные течения жидкости. Приведены результаты численного моделирования инерционных осесимметричных течений вязкой несжимаемой жидкости, целиком заполняющей сферический резервуар с жесткими стенками. Построены эпюры окружной компоненты скорости в экваториальной плоскости сферического резервуара и проведено сравнение с линейной моделью течения по методу Н.А.Слезкина для вязкой несжимаемой жидкости. Предлагаются результаты решения уравнений движения жидкости для нестационарного затухающего течения, проводится анализ распределения линий тока и циркуляционных структур в меридиональных плоскостях резервуара. В частности, установлен гидродинамический механизм развития затухающего течения и показана эволюция циркуляций в зависимости от времени процесса. Результаты исследований можно распространить на подобные течения в подвижных конструкциях другой конфигурации

Кавітаційне витікання рідини через дросельний пристрій

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Анотація.Розглянуті питання дослідження гідродинамічної кавітації у дросельних пристроях. Детально розглянуто фізичну модель виникнення кавітаційних коливань тиску у дросельному пристрої типу насадка Вентурі. На основі фізичної моделі запропоновано аналітичні залежності розрахунку розмаху кавітаційних коливань тиску у дросельному пристрої для використання  у технологічних процесах очищення елементів гідравлічної апаратури від забруднень. Виконано аналіз ефективності дросельних пристроїв у якості генераторів  для створення кавітаційних коливань тиску.

Ефективність ультразвукової обробки при збільшенні довговічності зварних з’єднань та конструкцій

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Анотація. Ультразвукова ударна обробка (UIT) є відносно новим і перспективним процесом покращення втомної міцності зварних елементів та конструкцій. В більшості промислових застосувань цей процес відомий як ультразвукова обробка (UP). Сприятливий ефект UP досягається шляхом зняття залишкових напружень, що розтягують, і введення залишкових напружень, що стискають, в поверхневі шари матеріалу. Вторинними факторами підвищення втоми UP є зменшення концентрації напружень в зонах зварного шва і поліпшення механічних властивостей поверхневих шарів матеріалу. Втомні випробування зварних зразків показали, що UP є найбільш ефективним методом поліпшення довговічності в порівнянні з такими традиційними обробками як шліфування, термообробка, механічна ударна обробка і застосування електродів з низькотемпературними переходами (LTT). Розроблений комп'ютеризований комплекс для ультразвукової ударної обробки було успішно застосовано для продовження втомного терміну служби і корозійної стійкості зварних елементів, усунення спотворень, викликаних зварюванням та іншими технологічними процесами, зняття залишкових напружень, підвищення твердості поверхні матеріалів. Ультразвукова ударна обробка може ефективно застосовуватися для поліпшення втомної міцності при виробництві, відновленні і ремонті зварних елементів і конструкцій. Області / галузі, в яких ультразвукова ударна обробка була успішно застосована, включають: суднобудування, залізничні і шосейні мости, будівельне обладнання, гірнича справа, автомобілебудування, аерокосмічна промисловість. Результати втомних випробувань зварних елементів, проведених як відразу після зварювання, так і після застосування ультразвукової ударної обробки, розглянуті в цій статті. Показано, що UP є найбільш ефективним і економічним методом підвищення втомної міцності зварних елементів в матеріалах різної міцності. Ці результати також демонструють сильну тенденцію до збільшення втомної міцності зварних елементів після застосування ультразвукової ударної обробки зі збільшенням механічних властивостей матеріалу, що використовується.

Investigation of the explosive throwing of the two variable thicknesses fragmentary disks

Птн, 12/29/2017 - 00:00
Abstract. The results of the process of explosive throwing of a set of fragmentary disks with the charge of an explosive are given in the work. This set consists of two disks of natural crushing of different thicknesses of a fixed total mass. The research was carried out using the computer simulation of shock-wave processes in the continuous formulation using the ANSYS/LS-DYNA program. The influence of the order of the installation of discs of different thickness on the value of the angle of fragmentation of the fractional mass and the axial velocity of its motion is established.

Numerical model of the pneumatic diaphragm actuator

Птн, 12/29/2017 - 00:00

Abstract. The paper deals with the development of the numerical model of a pneumatic diaphragm actuator to be used in numerical modeling and investigation of such systems as automobile suspension and braking systems, machine tool devices, pressure control valves, etc.

The key point of the investigation was development of the diaphragm model and its key parameter - effective area. It has been found that the accurate enough diaphragm effective area can be determined as a function of readily available and easily measurable parameters such as the rigid center displacement, pressures in the chambers, diaphragm dimensions, and its material physical properties.

The accuracy of the model was assessed by testing the diaphragm itself and in simulation of various technical systems with pneumatic diaphragm actuators.

 

Основные требования к научно – исследовательским работам на фоне вызовов “Индустрия – 4.0” и анализ проводимых работ в деле улучшения состояния материально – технической базы и повышения уровня подготовки молодых инженерных кадров

Птн, 12/29/2017 - 00:00
The work analyzes theoretical and practical results obtained after each of the first three world scientific - technical revolution, appreciated their role in the development of humanity, and improve the level of industry in different sectors of the economy. More discussed in detail situation on the threshold of the fourth scientific - technical revolution "industry-4". It is proved crucial in accelerating these processes, the level of training of young engineering staff and suggestions, some ideas and solutions to these problems on the example of the Georgian Technical University

RESEARCH OF ENERGETIC BALANCE OF THE HYDRAULIC SYSTEM WITH FIXED DISPLACEMENT PUMP AND PRESSURE RELIEF VALVE

Втр, 11/07/2017 - 00:00

It was analyzed the basic schematics implementing energy level of industrial hydraulic systems. It was considered the structure and composition of the hardware system of fixed displacement pump and pressure relief valve with manual control. It was carried out a study of the energy balance of the hydraulic system of fixed displacement pump and pressure relief valve at 5 possible positions opening cross-section of adjustable throttle valve. For each of the provisions specified size and power consumption efficiency, as well as the value of energy loss of the hydraulic system. It is established distribution of energy losses between the actuator, pump, throttle valve and pressure relief valve under different operating conditions selected hydraulic system. The change in energy efficiency and the efficiency of the hydraulic system was determined under different operating conditions. Graphs change energy balance was built throughout the range of adjustment of the hydraulic system of fixed displacement pump and pressure relief valve.

Виробництво електроенергії у світі та Україні: стан на сьогодні і розвиток в майбутньому

Птн, 11/03/2017 - 00:00
Виробництво електроенергії є ключовим фактором розвитку промисловості, сільського господарства, технологій і рівня життя. Також, розвинена і потужна енергетика з різними джерелами енергії дуже важлива для незалежності країни. В цілому, електрику може бути отримано з: 1) невідновлюваних джерел енергії, таких як вугілля; природний газ; нафту; і атомна енергія; і 2) поновлюваних джерел енергії, таких як гідроенергетика; біомаса; вітряна, геотермальна, і сонячна енергії; і енергія припливів і хвиль. Однак основними джерелами для виробництва електроенергії в світі є: 1) теплова енергія - переважно вугілля (~ 40%) і природний газ (~ 23%); 2) «потужні» гідроелектростанції (~ 17%); і 3) ядерна енергія (~ 11%). Для решти виробництва електроенергії використовується нафту (~ 4%) і поновлювані джерела, такі як біомаса, вітер, геотермальні і сонячні станції (~ 5%), які використовуються в окремих країнах. Крім того, джерела енергії, такі як вітер і сонце, і деякі інші (приливні і хвильові станції), є ненадійними постачальниками електроенергії через залежність від Матері-природи. І не можуть використовуватися окремо для промислового виробництва електроенергії. Ядерна енергетика в Україні є найважливішим джерелом виробництва електроенергії в країні. В даний час українські атомні електростанції (АЕС) виробляють близько 45,5% всієї електроенергії, за якими слідують теплові станції (~ 47,6%) (вугільні 38% і газові 9,6%), а інша частина - поновлювані джерела, в основному гідроелектростанції 5,9%. Атомна енергетика базується на чотирьох АЕС (15 реакторів з водою під тиском (PWR), включаючи найбільшу в Європі - Запорізьку АЕС із загальною встановленою потужністю близько 6 000 МВт). Два з цих 15 реакторів були побудовані і введені в експлуатацію в 70-і роки, десять в 80-е, один в 90-і роки і тільки два в 2004 році. Тому на основі аналізу світових енергетичних реакторів з точки зору їх максимальної річної експлуатації (в даний час найстаріші реактори віком в 47 років) було зроблено кілька прогнозів для майбутнього атомної енергетики в світі та в Україні. На жаль, всі ці прогнози досить песимістичні. Існує ймовірність того, що близько 2030-2040 рр. переважна більшість світових реакторів і українських реакторів будуть закриті, і, зокрема, Україна може залишитися без основного і життєво важливого джерела вироблення електроенергії.

ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РОЗПИЛЮВАЧА РІДИНИ

Птн, 11/03/2017 - 00:00
Розглянуті питання створення ультразвукових резонансних систем для реалізації способу ультразвукового розпилення в тонкому шарі. Детально розглянута фізична модель такого способу розпилення та показані можливості збільшення продуктивності подібних розпилювачів при збереженні високої якості аерозолю, що отримується. Запропонована методика розрахунку геометричних розмірів акустичної резонансної системи ультразвукового розпилювача з трубчастим вібратором. Наведені результати моделювання та експериментального дослідження ультразвукового розпилювача, які підтверджують достатню для інженерних розрахунків точність запропонованої методики. Показаний шлях подальшого можливого підвищення продуктивності ультразвукового розпилювача з трубчастим вібратором, що збуджується на основній радіальній моді коливань.

Модель оптимізації освітнього процесу для розвитку індивідуальної креативності шляхом розширення модального досвіду осіб що навчаються

Пон, 10/30/2017 - 00:00
В статті розглянута модель оптимізації освітнього процесу щодо часового ресурсу для розвитку креативності у процесі засвоєння навчальних дисциплін особами, що навчаються. Розвиток креативності передбачається завдяки розширенню психофізіологічного базиса особи, яка навчається, тобто завдяки максимальній різноманітності модальності навчальних сигналів. Задача оптимізації розв’язана у загальному випадку при побудові моделі на основі інформаційних станів у відповідності з принципами синергії форм інформаційного забезпечення освітнього процесу і оптимального балансу часового ресурсу та мінімально необхідного для значного підвищення рівня розвитку креативності осіб, що навчаються. Розв’язок оптимізації дозволяє оцінити різноманітність модальності навчальних сигналів навчально-методичного забезпечення, їх повноту в рамках навчального модуля, знайти варіанти використання часового ресурсу під час використання різних форм і методів педагогічного впливу у навчальному процесі.

Сторінки