Вісник № 01. Машинознавство та САПР
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Оцінка впливу різноманітних форм рамної конструкції на ії міцнісні якості(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ярмак, Микола Сергійович; Глєбов, Василь Васильйович; Нефьодов, Анатолій Валерійович; Дашков, Дмитро Леонідович; Кас'ян, Роман Валерійович; Сливар, Євген ЯрославовичУ статті поставлено завдання оптимізації рамної конструкції з метою зменшення її власної ваги з урахуванням виявлення фактору руйнування. Пошук рішення здійснюється з використанням еволюційного моделювання, що в свою чергу включає вибір механічної моделі і чисельної моделі. Обчислювальна схема включає такі основні етапи: знаходження на основі оптимального проектування варіанта конструкції, що відповідає вимогам замовника, виконання розрахунків цього об’єкта в статичній постановці в умовах появи локальних пошкоджень, реалізація послідовності еволюційних синтезів конструкції при виконанні розрахунків деформацій пошкоджених систем. За результатами цієї перевірки можуть коригуватися вихідні передумови для розрахунку та повторно виконуватись процедури оптимізації. Розрахунок у статичній постановці реалізується у межах деформаційної теорії пружності з урахуванням впливу зовнішніх навантажень. Це завдання реалізовувалось за допомогою застосування сучасного програмного комплексу ANSYS. Таким чином, проведено порівняння різних варіантів виконання несучих рам колісної техніки. Визначено вплив форм та ваги конструкції на міцність за певних видів навантаження. Показано, що при застосуванні певного типу оптимізації конструкції можливе збільшення міцності конструкції за додаткового зниження її ваги.Документ Теоретичні основи досліджень контактної взаємодії та пружно-пластичного деформування елементів машин військового та цивільного призначення(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ткачук, Микола Миколайович; Саверська, Марія Сергіївна; Куценко, Сергій Володимирович; Зінченко, Олена Іванівна; Клочков, Ілля Євгенович; Ткачук, Микола Анатолійович; Волошина, Ірина ОлександрівнаПроблема, що вирішується та описана у статті, полягає у необхідності синтезу нових технічних рішень для елементів об’єктів військової техніки. Із цією метою розроблені та реалізовані наукові засади, удосконалені математичні та чисельні моделі для дослідження напружено-деформованого стану тіл із сучасних матеріалів в умовах контактної взаємодії та пружно-пластичного деформування. При цьому принциповою особливістю є застосування мікроструктурних моделей властивостей матеріалів у об’ємі та на поверхні. Крім того, на рівні макромасштабу розроблена більш загальна варіаційна постановка, яка враховує фізичну та структурну нелінійності. Це дає суттєво вищі можливості в обґрунтуванні більш досконалих технічних рішень елементів об’єктів військової техніки із тактико-технічними та технічними характеристиками на світовому рівні шляхом здійснення досліджень напружено-деформованого стану контактуючих тіл. З цією метою розроблено варіаційне формулювання на основі розвитку варіаційного принципу Калькера. Завдання формується для прирощення контактного тиску. Дискретизацію здійснено методом граничних елементів. Крім того, розроблено постановку на основі розвитку теорії варіаційних нерівностей. У цьому випадку завдання формується для прирощення переміщень точок контактуючих тіл. Відповідно, дискретизація здійснена методом скінченних елементів. На завершення здійснено узагальнення системи розв'язувальних рівнянь і нерівностей. У результаті поставлено в загальному вигляді завдання визначення напружено деформованого стану контактуючих тіл із урахуванням пружно-пластичного деформування. Ця постановка є основою для досліджень та обґрунтування проектних рішень елементів машин за критеріями міцності.Документ Напружено-деформований стан та критичні швидкості обертання роторної частини нагнітача повітря високофорсованого двигуна(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Шуть, Олександр Юрійович; Ліпейко, Андрій Іванович; Овчаров, Єгор Миколайович; Ткачук, Микола Анатолійович; Прокопенко, Микола Вікторович; Третяк, Владислав Володимирович; Клочков, Ілля Євгенович; Саверська, Марія Сергіївна; Куценко, Сергій Володимирович; Пінчук, Наталія ВолодимирівнаУ роботі досліджується напружено-деформований стан та критичні швидкості обертання роторної частини нагнітача повітря високофорсованого двигуна. Із цією метою побудовані параметричні геометричні та скінченно-елементні моделі роторної частини нагнітача повітря високофорсованого двигуна. Внаслідок високих швидкостей обертання диск робочого колеса набуває зонтоподібної деформованої форми. Ця деформація може спричинити вибирання зазору між робочими лопатями та статорною частиною нагнітача. У зонах різкої зміни форми на робочому колесі спостерігається концентрація напружень. Крім того, робоче колесо нагнітача розташоване консольно. Це спричиняє низькі критичні частоти обертання. Ці частоти можуть потрапляти у робочий діапазон кутових швидкостей обертання роторної частини нагнітача. Усі перелічені чинники у комплексі у межах єдиної розрахункової моделі раніше не враховувалися. Натомість, якраз урахування залежностей рівнів напружень, деформацій та критичних швидкостей від проектних параметрів становить інтерес при розробці конструкцій нагнітачів. Зокрема, у роботі здійснено варіювання характеристиками жорсткості пружних підшипникових опор ротора. Визначено вплив цих параметрів на критичні швидкості обертання роторної частини нагнітача повітря. Розроблені рекомендації стосовно відлаштування від небезпечних режимів роботи нагнітача.Документ Чисельне моделювання пружно-пластичного деформування торсіонних валів систем підресорювання транспортних засобів із урахуванням контактної взаємодії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Заворотній, Антон Валерійович; Куценко, Сергій Володимирович; Саверська, Марія Сергіївна; Клочков, Ілля Євгенович; Зінченко, Олена Іванівна; Ткачук, Микола Анатолійович; Назаренко, Сергій Олександрович; Пінчук, Наталія Володимирівна; Марусенко, Світлана ІванівнаУ роботі розроблена модель напружено-деформованого стану торсіонних валів. Здійснена варіаційна постановка задачі на основі теорії варіаційних нерівностей. Чисельне моделювання напружено-деформованого стану здійснено із залученням методу скінченних елементів. У моделі напружено-деформованого стану торсіонних валів інтегровано його узагальнений параметричний опис. Він містить варійовані зна чущі проектно-технологічні чинники. Зокрема, це конструктивне виконання головки торсіона, галтельного переходу та діаметр стебла тор сіонного валу. Крім того, він містить параметри технологічного процесу подвійного заневолювання: кути закрутки та властивості матеріалу вала. Установлено, що напруження, що виникають у торсіонних валах, в основному зосереджуються у зоні контактної взаємодії шліцьової головки вала із шліцьовою муфтою. Визначено параметричні залежності рівня еквівалентних напружень за Мізесом від рівня кутів занево лювання та від співвідношення діаметра головки і стебла торсіонного валу. Вироблені рекомендації щодо підвищення характеристик міцно сті торсіонних валів. Також визначені характерні особливості розподілів контактного тиску на шліци головки торсіонного вала. Вони зале жать від типу граничних умов. Якщо у цих граничних умовах закладено можливість двостороннього зв’язку, то контактний тиск має області від’ємних значень. Крім того, рівень контактного тиску сильно зростає. Така нефізична особливість зникає, якщо застосовується умова одностороннього контакту. Тому цей варіант граничних умов є більш адекватним. Він був застосований для розрахунків напружено-деформованого стану торсіонного валу із урахуванням пластичного деформування матеріалу та контактної взаємодії зі спряженими тілами.Документ Принцип мінімуму додаткової енергії для кабельних мереж відносно векторної змінної сили(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ткачук, Микола МиколайовичЗапропоновано альтернативний підхід до варіаційної постановки задачі статичної рівноваги для кабельних мереж. Отримано спряжений принцип мінімуму стосовно силових змінних. Повний вектор сили в елементі кабеля обрано як спряжену змінну. На відміну від запропонованих раніше постановок задачі з використанням скалярної змінної осьової сили, пружна енергія зберігає найбільш загальний вигляд до останніх кроків. Вона лише має залишатися опуклою функцією вектора подовження. У результаті негладкий асиметричний відгук кабелю не проявляється у вигляді нерівності на самому початку. Замість цього він з’являється в остаточній формі функціоналу додаткової енергії, який виявляється недиференційованим для нульових сил. Таке формулювання забезпечує гнучкість і, таким чином, може бути потенційно поширене на такі явища як тертя між волокнами та адгезія.Документ Теоретичні основи обгрунтування прогресивних рішень високообертових елементів конструкцій машин військового та цивільного призначення за критеріями міцності та стійкості руху(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ткачук, Микола Анатолійович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Миколайович; Клочков, Ілля Євгенович; Прокопенко, Микола Вікторович; Третяк, Владислав Володимирович; Волошина, Ірина ОлександрівнаУ сучасних умовах однією із суттєвих перепон на шляху забезпечення підвищеної потужності, працездатності та ресурсу машин військового та цивільного призначення є вичерпані можливості традиційних технічних рішень основних елементів та систем. У першу чергу це стосується високообертових елементів, зокрема, турбін та роторних частин нагнітачів повітря двигунів внутрішнього згоряння, трансмісій, приводів, гідромашин тощо. Високі швидкості обертання спричиняють динамічні процеси, які потенційно можуть призводити до проблем із міцністю, жорсткістю та стійкістю руху. Із метою обґрунтування прогресивних технічних рішень високообертових частин необхідна розробка відповідних теоретичних основ дослідження процесів, що реалізуються у цих елементах. Інтерес становить, зокрема, дослідження напружено-деформованого стану елементів роторних систем. Важливе також визначення жорсткісних властивостей пружних опор. У свою чергу, це впливає на стійкість руху роторних систем. Це створює основу для установлення закономірностей впливу варійованих параметрів на характеристики динамічних процесів і станів. У роботі на єдиній методологічний основі запропоновано розробити комплексну математичну та чисельну моделі напружено-деформованого стану та стійкості руху високообертоових елементів конструкцій. Ці моделі описуються загальним набором варійованих параметрів. Формуються загальні критерії та обмеження. Пошук прогресивних рішень здійснюється шляхом задоволення певним комплексним критеріям і обмеженням. Варійованими є проектні параметри та експлуатаційні режими. При цьому розв’язання задач аналізу здійснюється із використанням єдиної параметричної моделі.Документ Оцінка ефективності використання змішаної системи технічного обслуговування і ремонту дорожніх транспортних засобів автомобільного транспорту(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Рікунов, Олег Миколайович; Кужелович, Віктор ІвановичВ статті аргументована актуальність визначення показника ефективності використання змішаної системи технічного обслуговування і ремонту дорожніх транспортних засобів автомобільного транспорту. Аналіз існуючих стратегій технічного обслуговування і ремонту показав, що кожна з них має свої переваги і недоліки. Поєднання переваг кожної зі стратегій і виключення недоліків приведуть до створення змішаної системи технічного обслуговування та ремонту. яка дозволить підвищити готовність дорожніх транспортних засобів автомобільного транспорту, коефіцієнт технічної готовності і коефіцієнт технічного використання, якість експлуатації, знизити витрати на обслуговування і ремонт при заданому рівні надійності техніки.Документ Оцінка номенклатури деталей машин, що визначають ресурс(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Лузан, Сергій Олексійович; Бантковський, Вячеслав АнатолійовичРозвиток конструкцій машин відбувається при постійнім прагненні до збільшення їх продуктивності. При цьому ставляться завдання досягнення високої надійності й довговічності машини, зниження її маси, скорочення витрати дефіцитних матеріалів. На основі комплексної оцінки автотракторних деталей, які визначають ресурс, встановлено, що абразивне зношування превалює над усіма іншими видами зношування, причому близько 83% деталей має зношування до 0,6 мм. Робочі органи ґрунтообробних і садильних машин при взаємодії з ґрунтом зазнають інтенсивного абразивного зношування. Крім того вони експлуатуються в умовах хімічно-абразивного середовища. У сукупності ці фактори роблять їх непридатними до експлуатації практично через декілька годин інтенсивної роботи. Типовими представниками робочих органів ґрунтообробних машин з різальними елементами є лапи культиваторів, призначені для розпушування ґрунту, знищення бур'янів і перемішування частинок ґрунту. Аналіз методів та способів відновлення деталей машин, які застосовуються на підприємствах агропромислового комплексу, показав, що понад 60% деталей відновлюються методами наплавлення та способами газотермічного напилення.Документ Розробка організаційно-технічного методу сумісного прогнозування та забезпечення готовності реагування на надзвичайні ситуації(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Іванець, Григорій Володимирович; Іванець, Михайло Григорович; Горєлишев, Станіслав Анатолійович; Баулін, Дмитро Станіславович; Сидоренко, Ірина ІгорівнаНа теперішній час попередження надзвичайних ситуацій слід розглядати як складний сумісний процес прогнозування надзвичайних ситуацій та завчасного реагування на загрози їх виникнення або пом’якшення можливих наслідків. Це реалізує системний підхід до вирішення цієї проблеми з метою недопущення їх виникнення або мінімізації можливих наслідків. Розроблено організаційно-технічний метод сумісного прогнозування та забезпечення готовності реагування на надзвичайні ситуації в реальних умовах. Метод базується на формалізованій математичній моделі сумісного прогнозування та забезпечення готовності реагування підрозділів цивільного захисту на надзвичайні ситуації. Він передбачає прогнозування надзвичайних ситуацій, можливих завданих збитків внаслідок них та всебічного забезпечення готовності реагування підрозділів цивільного захисту на можливі загрози. Розроблено керуючий алгоритм реалізації організаційно-технічного методу сумісного прогнозування та забезпечення готовності реагування підрозділів цивільного захисту на надзвичайні ситуації. Його використання передбачає виконання низки взаємозв’язаних процедур. Спочатку проводиться збір, формалізація та аналіз інформації про надзвичайні ситуації; укомплектованість підрозділів цивільного захисту озброєнням і технікою та їх готовність; укомплектованість підрозділів цивільного захисту особовим складом. Це є підставою для прогнозування процесів виникнення надзвичайних ситуацій та забезпечення готовності реагування на можливі загрози. Отримана інформація враховується при обґрунтуванні та формуванні рішення щодо дій підрозділів цивільного захисту з метою адекватного реагування та ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій. На основі аналізу ефективності дій підрозділів реагування здійснюється коригування рішень щодо ліквідації надзвичайних ситуацій.Документ Розрахунково-експериментальні дослідження макету гідропередачі танкової трансмісії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Грабовський, Андрій Володимирович; Третяк, Владислав Володимирович; Волошина, Ірина Олександрівна; Ткачук, Микола Миколайович; Марусенко, Світлана Іванівна; Сєриков, Володимир Іванович; Гречка, Ірина Павлівна; Ткачук, Ганна Володимирівна; Зарубіна, Алла Олександрівна; Васильєв, Антон Юрійович; Стаховський, Олег ВалерійовичЗадля обґрунтування прогресивних технічних рішень радіальних гідрооб’ємних передач необхідно здійснювати дослідження напружено деформованого стану їхніх найбільш відповідальних та навантажених елементів. Зокрема, викликає інтерес визначення раціональних параметрів блоку циліндрів, який підлягає дії значного тиску робочої рідини. Це призводить до формування напружено-деформованого стану із високим рівнем напружень та пружних переміщень. Вони можуть бути небезпечними із точки зору міцності, жорсткості та працездатності гідрооб’ємної передачі у цілому. Для здійснення чисельних досліджень напружено-деформованого стану блоку циліндрів гідрооб’ємної передачі на етапі проектування розробляються скінченно-елементні моделі із варійованими параметрами. Разом із тим на цьому етапі досліджень бажано мати у розпорядженні верифіковану чисельну модель. Задля цього у роботі описані розрахунково експериментальні дослідження макету циклічної частини блоку циліндрів гідрооб’ємної передачі. З одного боку, ці дослідження виконані за допомогою експериментального методу голографічної інтерферометрії. З іншого боку, здійснені розрахунки із використанням методу скінченних елементів. У ході порівняння отриманих результатів визначені параметри скінченно-елементних моделей, які забезпечують високу точність розрахунку напружено-деформованого стану блоку циліндрів гідрооб’ємних передач.Документ Бронекорпуси вітчизняних бронетранспортерів: комп'ютерне та макетне моделювання динамічних властивостей(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Грабовський, Андрій Володимирович; Васильєв, Антон Юрійович; Ткачук, Микола Миколайович; Волошина, Ірина Олександрівна; Льозний, Олег Сергійович; Ткачук, Микола Анатолійович; Храмцова, Ірина Яківна; Кохановська, Ольга Владиславівна; Пелешко, Євген Віталійович; Набоков, Анатолій Володимирович; Троценко, Володимир ВолодимировичНа етапі проектних досліджень бронекорпусів легкоброньованих машин вкрай важливим є визначення спектру їх власних частот коливань та власних форм коливань. Із цією метою зазвичай застосовується метод скінченних елементів. При цьому необхідно обґрунтовувати параметри скінченно-елементної моделі, які забезпечують прийнятний рівень точності чисельного моделювання динамічних властивостей такого типу конструкцій. Із цією метою залучаються дані паралельно здійснюваних чисельних та експериментальних досліджень макету бронекорпусу бронетранспортера. Сам макет верхньої проекції бронекорпусу виготовлено у відповідному масштабі. Матеріал – листова сталь. Цей макет піддано динамічному збудженню на вібростенді. Фіксуються резонансні частоти збудження, а також власні форми коливань. Також здійснено ударно імпульсне збудження макета бронекорпуса. Відгук на це збудження фіксується за допомогою акселерометрів. Надалі із цих осцилограм визначається спектр власних частот коливань. Паралельно здійснюється чисельне моделювання власних частот коливань і власних форм коливань макету бронекорпусу. Надалі результати чисельних і експериментальних досліджень порівнюються. Шляхом варіювання параметрів скінченно-елементної моделі досягається задовільна відповідність результатів чисельних розрахунків та експериментальних вимірювань. Зокрема, визначаються: прийнятний тип скінченних елементів, що застосовуються; кількість скінченних елементів, необхідна для задоволення точності чисельного моделювання динамічних властивостей конструкцій подібного типу; зони рекомендованого згущення-розрідження сітки скінченних елементів тощо. За результатами досліджень установлені параметри скінченно-елементних моделей, які можуть бути застосовані для дослідження динамічних процесів і властивостей натурних бронекорпусів легкоброньованих машин.Документ Основні тенденції та напрями в оптимальному проектуванні трансмісій колісних машин (оглядова стаття)(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр ВіталійовичСучасні вимоги до процесу проектування будь-якого технічного об’єкту є дуже жорсткими. Спрямованість та незалежність, скорочення часу на процес, максимальна автоматизація процесу, комплексність – все це є невід’ємними характеристиками сучасного проектування. Тому досить широко розповсюджені підходи до оптимального проектування технічних систем. Для технічних об’єктів доцільно вживати термін оптимально-раціонального проектування. У даній роботі розглянуті механічні ступінчасті трансмісії. Слід зауважити, що механічні ступінчасті трансмісії є одним із найрозповсюджених видів і охоплюють всі класи машин, від легкових, через вантажні автомобілі, до військових машин та техніки спеціального призначення. Ця розповсюдженість призвела до великого ряду компонувальних схем та різної агрегато-насиченості. Вказані аспекти змусили інженерів до формулювання ряду специфічних вимог щодо механічних ступінчастих трансмісій, які вилилися у певні якісні характеристики – критерії, та застосування різних концепцій, методик та підходів до проектування. Для авторів є цікавими саме механічні ступінчасті трансмісії колісних машин, як розповсюджений сегмент транспортної техніки. Таким чином, освітлення методів, підходів та напрямків до оптимально-раціонального проектування механічних ступінчастих трансмісій колісних машин є актуальною задачею, яка дасть змогу виявити «білі плями» цього питання, визначити переваги та недоліки існуючих напрямів, допоможе обрати вектор подальшої наукової думки, визначитися з підходами та методами до оптимально-раціонального проектування механічних ступінчастих трансмісій колісних машин. Освітлено декілька загальних напрямів проектування механічних ступінчастих трансмісій колісних машин: вибір параметрів трансмісії, врахування динаміки крутильних коливань, раціональний розподіл крутних моментів між ведучими колесами, розподіл потужностей у трансмісії, обрання раціональних фаз перемикання тощо. Описані основні об’єкти досліджень та розповсюджені методи розв’язання задач проектування. Надано графічне подання викладеного матеріалу, що дає змогу швидко орієнтуватися у питанні, а при необхідності модифікувати існуючі чи синтезувати нові задачі.Документ Розрахунково-експериментальне обґрунтування проектно-технологічних рішень елементів силових гідроциліндрів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Веретельник, Олег Вікторович; Гречка, Ірина Павлівна; Волошина, Ірина Олександрівна; Ткачук, Микола Миколайович; Льозний, Олег Сергійович; Ткачук, Микола Анатолійович; Саверська, Марія Сергіївна; Куценко, Сергій Володимирович; Третяк, Владислав ВолодимировичУ роботі описані дослідження напружено-деформованого стану елементів силових гідроциліндрів. Як варійовані параметри обрано геометричні розміри корпусу та властивості матеріалів. Контрольованими величинами є рівні напружень та переміщень. За критерії слугують маса, міцність та жорсткість. Ці характеристики визначають технічні характеристики силових гідроциліндрів. Установлені залежності критеріальних характеристик від варійованих параметрів. На цій основі розроблені рекомендації із обґрунтування проектно-технологічних рішень елементів силових гідроциліндрів. Це дало можливість розробити проект і технологію виготовлення корпусів силових гідроциліндрів із малою матеріалоємністю. Крім того, забезпечено підвищений ККД за рахунок застосування антифрикційного покриття внутрішньої поверхні циліндра. Обмежено рівень напружень у основному матеріалі корпуса циліндра. Також забезпечено міцність зони матеріалу паяного з’єднання і футерувального шару із пластика. Задля зниження рівня втрат у рухомому з’єднанні поршня із корпусом гідроциліндра застосовано спеціальну конфігурацію ущільнюваного кільця. При цьому радіальні переміщення корпуса циліндра забезпечують прийнятний контакт рухомої та нерухомої частин гідроциліндра. У цілому обґрунтовані збалансовані проектно-технологічні рішення елементів силових гідроциліндрів. Вони забезпечують високі технічні характеристики силових гідроциліндрів. Також підвищується технологічний рівень їх виробництва та знижується загальна вартість. Силові гідроциліндри із обґрунтованими параметрами знайшли використання у елементах технологічних систем.