• Open Access close
• UA close

Представлено дані математичного моделювання теплового стану ріжучого інструменту в умовах лазерного загартування. Розглядаються особливості реалізації методу поліаргументних систем для розв’язання тривимірної задачі теплопереносу з локалізованим рухомим джерелом лазерного нагріву. Наводяться дані числових досліджень щодо встановлення закономірностей впливу радіуса плями нагріву на температурний режим зміцнюваного інструменту. Показано, що варіювання даного параметра може використовуватися як ефективний спосіб впливу на тепловий стан ріжучого інструменту в процесі його загартування променем лазера. Представлено результати моделювання температурних режимів інструмента в широкому практично важливому діапазоні зміни його кута заточки. The data of mathematical modeling of the thermal state of a cutting tool under conditions of laser hardening are presented. The features of the implementation of the method of polyargument systems for solving the three-dimensional heat transfer problem with a localized movable laser heating source are considered. The data of numerical studies to establish patterns of the influence of the radius of the heating spot on the temperature regime of the hardened tool are presented. It is shown that varying this parameter can be used as an effective way of influencing the thermal state of a cutting tool during its hardening by a laser beam. The results of modeling the temperature conditions of the tool in a wide practically important range of changes in its sharpening angle are presented. Представлены данные математического моделирования теплового состояния режущего инструмента в условиях лазерной закалки. Рассматриваются особенности реализации метода полиаргументных систем для решения трехмерной задачи теплопереноса с локализованным подвижным источником лазерного нагрева. Приводятся данные численных исследований по установлению закономерностей влияния радиуса пятна нагрева на температурный режим упрочняемого инструмента. Показано, что варьирование данного параметра может использоваться в качестве эффективного способа воздействия на тепловое состояние режущего инструмента в процессе его закалки лучом лазера. Представлены результаты моделирования температурных режимов инструмента в широком практически важном диапазоне изменения его угла заточки.

На основі експериментальних досліджень запропоновано аналітичний спосіб оцінки функціональної надійності систем остеосинтезу. Як критерії жорсткості систем остеосинтезу використано переміщення та взаємні повороти частин переломів кісток з засобами фіксації. Характеристики системи “кістка з переломом - засіб фіксації”, необхідні для розрахунків, визначені експериментально за окремих навантажень стиском, згином та крученням зразків кісток з модельованими переломами та засобами фіксації. Визначені характеристики пластин для фіксації переломів великогомілкових кісток, розраховано рівні допустимих навантажень за сумісної дії стиску, згину та кручення і визначені області дії допустимих навантажень. Запропоновані критерії функціональної надійності дають можливість за допомогою простих випробувань та аналітичних розрахунків визначати допустимі рівні навантажень, які не призводять до виникнення небезпечних переміщень в області перелому. Based on experimental studies, an analytical method is proposed for assessing the functional reliability of osteosynthesis systems. As criteria for the rigidity of osteosynthesis systems, displacements and mutual rotations of parts of bone fractures with fixation tools were used. The characteristics of the “bone with a fracture - fixation system”, necessary for calculations, determined experimentally from individual loads by compression, bending, and torsion of bone samples with simulated fractures and fixation tools. The characteristics of the plates for fixation of tibial fractures are determined, the level of allowable loads is calculated according to the combined action of compression, bending and torsion, and the areas of valid loads are determined. The proposed criteria for functional reliability make it possible, using simple tests and analytical calculations, to determine permissible load levels that do not lead to the occurrence of dangerous movements in the fracture area. На основе экспериментальных исследований предложено аналитический способ оценки функциональной надежности систем остеосинтеза. Как критерии жесткости систем остеосинтеза использовано перемещения и взаимные повороты частей переломов костей со средствами фиксации. Характеристики системы “кость с переломом - средство фиксации”, необходимые для расчетов, определенные экспериментально отдельных нагрузок сжатия, изгиба и кручения образцов костей с моделированными переломами и системами фиксации. Определены характеристики пластин для фиксации переломов большеберцовой костей, рассчитано уровни допустимых нагрузок при совместных действиях сжатия, изгиба и кручение, определены области действия допустимых нагрузок. Предложенные критерии функциональной надежности дают возможность с помощью простых испытаний и аналитических расчетов определять допустимые уровни нагрузок, которые не приводят к возникновению опасных перемещений в области перелома.

Важными элементами точной объемной штамповки в промышленности являются повышение качества продукции и снижение стоимости продукта. Штамповка в закрытых матрицах является одним из методов точной объемной штамповки. В этой статье рассматривается процесс холодной объемной штамповки в закрытых матрицах с использованием кинематического механизма для создания прецизионных деталей. Метод численного моделирования, с использованием метода жестко-пластических конечных элементов (МКЭ), на основе программного обеспечения QForm 2D, был применен для исследования такого дефекта как зажим. На основе моделирования конечных элементов, сформированы характеристики, такие как деформации (искажение делительной сетки), распределение интенсивности деформаций и напряжений на нескольких этапах процесса при односторонней и двухсторонней подачах с различными параметрами процесса для устранения дефекта в виде зажима в процессе холодной объемной штамповки. На основе метода численного моделирования построены графики зависимости скорости нижней матрицы при разных геометрических соотношениях параметров процесса. Важливими елементами точної об'ємного штампування в промисловості є підвищення якості продукції та зниження вартості продукту. Штампування в закритих матрицях є одним з методів точної об'ємного штампування. У цій статті розглядається процес холодного об'ємного штампування в закритих матрицях з використанням кінематичного механізму для створення прецизійних деталей. Метод чисельного моделювання, з використанням методу жорстко-пластичних скінченних елементів (МСЕ), на основі програмного забезпечення QForm 2D, був застосований для дослідження такого дефекту як зажим. На основі моделювання скінченних елементів, сформовані характеристики, такі як деформації (викривлення ділильної сітки), розподіл інтенсивності деформацій і напружень на декількох етапах процесу при односторонній і двосторонній подачах з різними параметрами процесу для усунення дефекту у вигляді зажиму в процесі холодного об'ємного штампування. На основі методу чисельного моделювання побудовані графіки залежності швидкості нижньої матриці при різних геометричних співвідношеннях параметрів процесу. In the precision forging industries, improving product quality and reducing product cost are important cases. Enclosed-die forging is one of the precision forging processes. In this paper, the cold forging process in the enclosed dies by using kinematical mechanism to create precision parts is considered. The numerical simulation techniques by using the rigid-plastic finite element method (FEM) as software QForm 2D have been applied to investigate defect as a folding defect in this paper. Based on the finite element simulations, forming characteristics such as deformation patterns (gridlines distortion), distributions of effective strain and stress at several stages of process as single-ended and double-ended with different forming parameters to avoid folding defect in cold forging process have been investigated. The lower die velocity vs. geometric ratio by using this numerical simulation method has been determined.

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. Проанализировано основные схемные реализации энергетического уровня промышленных гидравлических систем. Была рассмотрена структура и состав аппаратной части системы с нерегулируемым насосом и переливным клапаном с ручным регулированием. Проведено исследования энергетического баланса гидравлической системы с нерегулируемым насосом и переливным клапаном при 5-ти возможных поперечных сечениях регулируемого дросселя. Для каждого из положений определено величину и эффективность потребления энергии, а также величину потерь энергии гидравлической системы. Определено распределение потер энергии между исполнительным устройством, насосом, дросселем и переливным клапаном при разных режимах работы гидравлической системы. Изменение энергоэффективности гидравлической системы определялась при разных условиях эксплуатации. Графики изменения энергетического баланса были получены в границах диапазона регулирования гидравлической системы с нерегулируемым насосом и переливным клапаном. Проаналізовано основні схемні реалізації енергетичного рівня промислових гідравлічних систем. Було розглянуто структуру та склад апаратної частини системи з нерегульованим насосом та переливним клапаном з ручним регулюванням. Проведено дослідження енергетичного балансу гідравлічної системи з нерегульованим насосом та переливним клапаном при 5-ти можливих поперечних перерізах регульованого дроселя. Для кожного з положень визначено величину та ефективність споживання енергії, а також величину втрат енергії гідравлічної системи. Встановлено розподіл втрат енергії між виконавчим пристроєм, насосом, дроселем та переливним клапаном при різних режимах роботи гідравлічної системи. Зміна енергоефективності гідравлічної системи визначалася при різних умовах експлуатації. Графіки зміни енергетичного балансу були отримані в межах діапазону регулювання гідравлічної системи з нерегульованим насосом та переливним клапаном.

This paper presents a novel method of improving energy efficiency of climbing robot by implementing accumulation of motion energy and its further recycling. Patented construction and functional scheme of pedipulator – conceptual walking mechanism are provided as well as a method to integrate movement and surface attachment modules of the robot. Calculations of dynamic loads are provided followed by results of simulations that demonstrate effective approach implementation by changing kinematic or constructional parameters instead of dynamic

Creation of new developing technical systems require further improvement of their subsystems. Currently, the search for new solutions is not possible without an interdisciplinary approach and the use of the latest scientific achievements in various fields, combined in the form of NBIKSE technologies (nano-bio-info-cogno-socio-eco) and using artificial intelligence, and it is necessary to apply genetic morphological approach to solve the problem of simultaneous multi-place clamping of rotating objects with the application of tangential force. In the direction of the development of previously performed works, it is proposed to add to the well-known genetic classification of a single clamp (axial and radial principles with genetic codes F1 (Fa1, Fr1, Ft1) – F2 (Fa2, Fr2); M1 (Ma1, Mr1, Mt1) – F2 (Fa2, Fr2) the tangential principle of single and multiple clamping with the application of force at the output of the power flow, offset from the axis of rotation by a radius R. Створення нових технічних систем, Що розвиваються, потребує подальшого удосконалення їх підсистем. На сьогодні пошук нових рішень не можливий без міждисциплінарного підходу і використання останніх наукових досягнень в різних областях знань, які об’єднані у вигляді НБІКСЕ (нано-біо-інфо-когно-соціо-еко)-технологій і використовують штучний інтелект. Запропоновано використовувати генетико – морфологічний підхід для рішення проблеми забезпечення одночасного одним рухом багатомісцевого затиску об”єктів, що обертаються, з застосуванням тангенціальної сили. Создание новых развивающихся технических систем требует дальнейшего усовершенствования их подсистем. В настоящее время поиск новых решений не возможен без междисциплинарного подхода и использования последних научных достижений в различных областях знаний, обединенных в виде НБИКСЭ (нано-био-инфо-когно-социо-эко) – технологий. Предложено применять генетико – морфологический подход для решения прблемы обеспечения одновременного одним движением многоместного зажима вращающихся объектовс использованием тангенциальной силы.

Методом конечных элементов проведены исследования и установлены параметры технологии горячей штамповки полого изделия из сплава В93пч с заданной проработкой структуры металла пластической деформацией для обеспечения механических свойств в стенке изделия после термообработки. Расчетным путем определены форма и размеры исходной заготовки, температура подогрева деформирующего инструмента, усилие штамповки, усилие выталкивания изделия из матрицы, удельные усилия на деформирующем инструменте, изменение температуры металла при формообразовании изделия, напряженно-деформированное состояние в сдеформированном металле, конечные форма и размеры изделия. По результатам моделирования спроектирован и изготовлен штамп для горячей штамповки и проведены экспериментальные исследования на гидравлическом прессе. Выполнены испытания на растяжение стандартных образцов, которые вырезаны из стенки изделия после проведенной термообработки. Определены условный предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и твердость. Данные испытаний отвечают требования по механическим свойствам сдеформированного металла в стенке изделия. Using the finite element method conducted research of technology and established parameters of hot forming hollow products of alloy V93pch with required treatment of metal structure by plastic deformation to provide the mechanical properties in the wall of product after heat treatment. There are determined by the calculation the shape and dimensions of the initial workpiece, temperature heating deforming die, forming’s force, force of pushing the product from matrix, the specific forces on the deforming die, temperature change during forming of the product, stress-strain state in deformed metal, final shape and size of the product. According to the results of modeling designed and manufactured stamp for hot forming and conducted experimental research in a hydraulic press. Submitted stretching’s tests of standard samples, that were cut from the wall of the product after the heat treatment. Defined conditional yield strength, strength limit, conditional elongation and hardness. The test data meet the requirements for the mechanical properties of deformed metal in the wall of the product. Методом скінченних елементів проведено дослідження і встановлені параметри технології гарячого штампування порожнистого виробу зі сплаву В93пч із заданим пропрацюванням структури металу пластичною деформацією для забезпечення механічних властивостей в стінці виробу після термообробки. Розрахунковим шляхом визначені форма і розміри вихідної заготовки, температура підігріву деформуючого інструменту, зусилля штампування, зусилля виштовхування виробу з матриці, питомі зусилля на деформуючому інструменті, зміна температури металу при формоутворенні виробу, напружено-деформований стан в здеформованому металі, кінцеві форма і розміри виробу. За результатами моделювання спроектований і виготовлений штамп для гарячого штампування і проведені експериментальні дослідження на гідравлічному пресі. Виконано випробування на розтягнення стандартних зразків, які вирізані з стінки виробу після проведеної термообробки. Визначені умовна межа текучості, межа міцності, відносне подовження і твердість. Дані випробувань відповідають вимогам за механічними властивостями здеформованого металу в стінці виробу.

Доведена можливість контролю точності контурів безпосередньо на верстаті з ЧПК, який оснащений трикоординатним контактним щупом. Представлена методика контролю точності контурів деталей, яка базується на вимірюванні трикоординатним контактним щупом за розробленою управляючою програмою з використанням стандартних команд ЧПК з автоматичним занесенням даних у файл. Створена прикладна програма виконує демонстрацію та візуалізацію результатів. В прикладну програму завантажується управляюча програма фрезерування у вигляді G-кодів і файл даних вимірювань, а в графічному вікні з’являються всі необхідні для оцінки точності результати. The possibility of checking the accuracy of contours directly on a CNC machine equipped with a three-axis contact probe is proved. The technique of accuracy control of parts contours is presented, which is based on three-coordinate contact probe measurements according to the developed control program using standard CNC commands with automatic data entry into the file. The created application program performs the demonstration and visualization of the results. The application program loads the milling control program in the form of G-codes and a measurement data file, and all the necessary results for the accuracy evaluation appear in the graphics window. Доказана возможность контроля точности контуров непосредственно на станке с ЧПУ, оснащенном трехкоординатным контактным щупом. Представлена методика контроля точности контуров деталей, которая базируется на измерениях трехкоординатным контактным щупом по разработанной управляющей программе с использованием стандартных команд ЧПУ с автоматическим занесением данных в файл. Созданная прикладная программа выполняет демонстрацию и визуализацию результатов. В прикладную программу загружается управляющая программа фрезерования в виде G-кодов и файл данных измерений, а в графическом окне появляются все необходимые для оценки точности результаты.

Abstract. During thermocyclic creep, the properties of a niobium alloy with a two-layer combined coating were studied at a temperature of 1400 ºС in air. A comparison of the data obtained with other coatings is made. The role of the shape and distribution of cracks in the mechanism of strength degradation of coatings is investigated. Consideration of many factors in the formation of the combined coating ensured an increase in its durability of 1.9...8.5 folds depending on the temperature mode of creep.The applied structural materials do not provide the relevant requirements for the development of modern technology, the need to increase their functionality. Thus, the operational capabilities of nickel alloys, which for decades have provided the aerospace complex, have almost reached the upper limit. One of the actually directions for solving the existing situation is the alternative use of new generation heat-resistant materials for modern highly reliable equipment. For example, the use of niobium-based alloys, the prospect of which is due to their physicomechanical properties than excellent similar products. Аннотация. В процессе термоциклического ползучести были исследованы свойства ниобиевого сплава с двухслойным комбинированным покрытием при температуре 1400ºС на воздухе. Проведено сравнение полученных данных с другими покрытиями. Исследована роль формы и распределения трещин в механизме деградации прочности покрытий. Учет многих факторов при формировании комбинированного покрытия обеспечил увеличение его долговечности в 1,9 ... 8,5 раза в зависимости от температурного режима ползучести. Анотація. В процесі термоциклічною повзучості були досліджені властивості ніобієві сплаву з двошаровим комбінованим покриттям при температурі 1400ºС на повітрі. Проведено порівняння отриманих даних з іншими покриттями. Досліджено роль форми і розподілу тріщин в механізмі деградації міцності покриттів. Облік багатьох факторів при формуванні комбінованого покриття забезпечив збільшення його довговічності в 1,9 ... 8,5 рази в залежності від температурного режиму повзучості.

Досліджено характеристики жорсткості та розраховані допустимі навантаження засобів фіксації при переломах дистального епіметафіза великогомілкових кісток. Вивчено процеси розвитку взаємних зміщень точок перелому під дією довготривалих циклічних навантажень. Металоостеосинтез був виконаний за допомогою різних типів медіальних та латеральних пластин з кутовою стабільністю та блокованих пластин для фіксації складних переломів у дистальному відділі ВГК. Випробування проведені під дією реальних фізіологічних навантажень стиску, згину та кручення, включаючи циклічні режими навантажень. The characteristics of stiffness are studied and the fixation means allowable load at fractures of the distal epimetazh of the tibia is calculated. The processes of a fracture points mutual displacements development under the influence of long-term cyclic loads are studied. Metal osteosynthesis was performed using various types of medial and lateral plates with angular stability and blocked plates for fixing fractures in the distal epimetazh of the tibia. The tests are conducted under the influence of actual physiological loads of compression, bending and torsion, including cyclic loading modes. Исследованы характеристики жесткости и рассчитаны допустимые нагрузки средств фиксации при переломах дистального эпиметафиза большеберцовых костей. Изучены процессы развития взаимных смещений точек перелома под действием длительных циклических нагрузок. Металоостеосинтез был выполнен с помощью различных типов медиальных и латеральных пластин с угловой стабильностью и блокированных пластин для фиксации сложных переломов в дистальном отделе ВГК. Испытания проведены под действием реальных физиологических нагрузок сжатия, изгиба и кручения, включая циклические режимы нагрузок.