Вісник № 01. Динаміка і міцність машин

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/54375

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 10

Профілювання фасонної черв'ячної фрези для формоутворення зубчастих коліс з неевольвентним профілем зубів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Третяк, Тетяна Євгенівна; Мироненко, Олександр Леонідович; Мироненко, Сергій Олександрович
З механічних передач, що застосовуються в машинобудуванні, найбільш поширеними є зубчасті передачі з евольвентним профілем бічних поверхонь зубів. Передачі, складені з таких коліс, відрізняються рядом переваг, однак мають і цілий ряд істотних недоліків. Тому однією з сучасних тенденцій є дослідження зубчастих передач зі складним неевольвентним профілем бічних поверхонь зубів, що мають переваги перед евольвентними зубчастими передачами в ряді областей застосування, а також розробка інструментів для їх обробки. Розрізняють два способи нарізування зубів циліндричних зубчастих коліс: метод копіювання і метод обкатки. Метод обкатки має переваги. Профіль інструменту, що працює за методом обкатки, не залежить від числа зубів колеса, що нарізається, тому одним і тим же інструментом можна нарізати зубчасті колеса з будь-яким числом зубів. Точність колеса, виготовленого за методом обкатки, значно вище точності колеса, виготовленого за методом копіювання. Це пояснюється, перш за все, безперервністю процесу обкатки. При нарізанні зубів методом обкатки поверхня зуба утворюється в результаті обробки інструментом, ріжучі кромки якого є профілем зуба сполученої рейки або профілем зуба сполученого зубчастого колеса, і під час обробки інструмент з заготівкою утворюють сполучену зубчасту пару. Найбільш поширеним інструментом для нарізування зубчастих коліс є черв’ячна фреза. Для виготовлення зубчастих коліс з неевольвентним профілем зубів використовується широко поширене в промисловості обладнання. Одним з варіантів обкатного зуборізного інструмента для формоутворення зубчастих коліс з неевольвентним профілем зубів може бути фасонна черв’ячна фреза. У статті описано розроблену методику профілювання ріжучої частини фасонної черв’ячної фрези для обробки зубчастих коліс нормальної точності. Для вирішення задачі використано єдину математичну базу – апарат багатопараметричних відображень простору – уніфіковану структуру відображення для зубчастих зачеплень і компактний набір уніфікованих операторів, параметрів і функціональних зв'язків.
Linear dynamic properties in curved laminated glasses
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Sukhanova, Olha Ihorivna; Larin, Oleksiy Oleksandrovych
The study presents the results of linear dynamics of laminated glass panels with different curvatures. This is an actual task in the field of mechanical engineering, aviation, shipbuilding, energy, architecture, etc. Such composites are durable, easy to care for and have a wide range of design options. The aim of the work is to study the influence of the curvature parameter on the frequencies and modes of composites. The paper considers the linear characteristics for laminated glass with polyvinyl butyral interlayer. The article considers behavior of the triplex and the propagation of elastic waves in the linear state. The paper performs calculations using the finite element method in the framework of modal analysis in a three-dimensional formulation in the framework of a physical linear-elastic formulation. The study uses hexagonal finite element with 8 nodes with 3 degrees of freedom in each. This work model laminated glass with a curvature parameter ranging from 0 mm to 250 mm. The composite consisted of three layers: two glass layers thickness of each was 3 mm, and a polyvinyl butyral interlayer with 0.38 mm thickness. The size of the plates was 500×500 mm. As a boundary condition, the laminate was fixed on two opposite sides. The article performs mesh size convergence analysis. The results of natural frequencies in accordance with the curvature parameter are derived. The graphs of natural vibration modes are also shown, that give a clear view about the state of composites.
Дворівневі математичні моделі визначення напруженого стану та ресурсу пластини з отвором
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Шаповалова, Марія Ігорівна; Водка, Олексій Олександрович
Сучасні тенденції розвитку машинобудування та інших галузей, пов’язаних з виробництвом матеріалів та конструкцій із заданим комплексом фізико-механічних та технологічних властивостей – спрямовані на зниження матеріалоємності, енерговитрат, підвищенню точності, надійності та конкурентоспроможності виготовленого продукту. Тому створення математичних методів оцінки напруженого стану елементів конструкції на основі аналізу пружних характеристик матеріалу з урахуванням особливостей його внутрішньої мікроструктури є актуальною задачею. Алгоритм, що розглядається, включає наступні етапи: ідентифікація параметрів міцності з використанням даних, отриманих із зображень мікроструктури матеріалу; вивчення напружено деформованого стану моделі на основі варіаційно-різницевого методу скінченних елементів; формування система лінійних алгебраїчних рівнянь для вирішення задачі аналізу пружних властивостей матеріалу використовуючи плоску задачу теорії пружності; побудова поверхні текучості матеріалу для серії випробувань спираючись на критерії міцності композиційних матеріалів, які враховують різний супротив матеріалу при розтягуючих та стискаючих навантаженнях. На основі розробленої математичної моделі проводиться оцінка НДС та поверхні текучості пластинки з отвором. Аналіз конструкції проводиться на макро та мікро рівні. Виникнення пластичних деформацій на мікрорівні може призвести до розвитку тріщин та структурних руйнувань на макрорівні. У результаті дослідження визначена ймовірність виникнення пластичної деформації у пластині, та встановлені критичні зони моделі, які потребують ретельного контролю. Практичне значення одержаних результатів полягає у створенні підходу для оцінки механічних властивостей матеріалу, таких як модуль пружності, зсуву, коефіцієнта Пуассона, та їх ймовірнісних характеристик відповідно до внутрішньої структури; а також у аналізі коефіцієнтів взаємного впливу другого роду – такий підхід сприяє розширенню знання про матеріал та дозволяє збільшити кількість корисної інформації отриманої шляхом його моделювання. Для оцінки ймовірності виникнення пластичних деформацій запропонований метод, що працює не у детермінованій постановці, а використовує весь набір ймовірнісних характеристик поверхні текучості.
Оценка допустимых амплитуд внешнего воздействия на бесплатформенные инерционные навигационные системы
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Погорелов, Сергей Юрьевич; Хавин, Валерий Львович
В современной авиационно-космической технике широко используются бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС), использующие волоконно-оптические (ВОГ) или кольцевые лазерные (КЛГ) гироскопы. Во время эксплуатации таких систем происходит поворот осей чувствительности относительно базовой системы координат. Образующиеся углы между осями базовой системы координат и осями чувствительности навигационной системы (неортогональности) являются одним из факторов, приводящих к увеличению погрешностей измерений прибора, что сказывается на точности измерений. В процессе эксплуатации на систему воздействуют вибрации различной природы, воздействие которых способно способствовать появлению неортогональностей. Целью настоящей работы является определение максимально допустимых амплитуд вибраций, воздействующих на корпус БИНС по допускаемым величинам отклонения осей чувствительности ВОГ для двух вариантов компоновки БИНС. Рассмотрен подход к определению допустимых амплитуд внешнего гармонического воздействия на блок бесплатформенной инерциальной навигационной системы на основе волоконно-оптических либо кольцевых лазерных гироскопов. Разработана расчетная схема, математическая и конечноэлементная модели для расчета собственных частот и вынужденных колебаний блока бесплатформенной инерциальной навигационной системы. В различных частотных диапазонах численными расчетами определены граничные значения амплитуд внешнего гармоничного воздействия на основание конкретных конфигураций сборки БИНС. Установлено, что опасные состояния имеют место в районе 1-й собственной частоты системы, а также и вблизи более высоких частот. Сопоставление результатов по вариантам конструкции 1 и 2 позволяет сделать вывод, что для ослабления влияния вибраций на точность работы блока БИНС целесообразно, чтобы низшие собственные частоты колебаний для сборки БИНС были максимально высокими (более 1000 Гц).
Нестаціонарні коливання миттєво навантаженого осцилятора в умовах нелінійного опору
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав Васильович; Сліпченко, Максим Володимирович
Розглянуто рух осцилятора, миттєво навантаженого сталою силою в умовах нелінійного зовнішнього опору, складовими якого є квадратичний в’язкий опір, сухе та позиційне тертя. Використовуючи перший інтеграл рівняння руху та функцію Ламберта, виведено компактні формули для обчислень розмахів коливань. З метою спрощення пошуку значень функції Ламберта наведено асимптотичні формули, які з похибкою меншою одного відсотка виражають цю спеціальну функцію через елементарні функції. Показано, що внаслідок дії сили опору, що включає сухе тертя, процес коливань має скінченну кількість циклів і обмежений у часі, бо осцилятор попадає в область застою, яка знаходиться в околі статичного відхилення осцилятора, спричиненого прикладеною зовнішньою силою. Коефіцієнт динамічності системи менший двох. Розглянуто приклади розрахунків, що ілюструють можливості викладеної теорії. Крім аналітичного дослідження, проведено чисельне комп’ютерне інтегрування, диференціального рівняння руху. Встановлено повну збіжність результатів, одержаних за допомогою виведених формул і чисельним інтегруванням, чим підтверджено, що використовуючи аналітичні розв’язки можна без чисельного інтегрування нелінійного диференціального рівняння визначати екстремальні переміщення осцилятора. Для спрощення розрахунків рекомендована також література, де надруковано таблиці функції Ламберта, що дають можливість знаходити її значення інтерполяцією табличних даних. В умовах нелінійного зовнішнього опору, складовими якого є квадратичний в’язкий опір, сухе та позиційне тертя процес коливань миттєво навантаженого осцилятора має обмежену кількість циклів. Отримані у роботі залежності з використанням функції Ламберта дають можливість визначати розмахи коливань без чисельного інтегрування нелінійного диференціального рівняння руху як для осцилятора з квадратичним в’язким опором і сухим тертям, так і для осцилятора з квадратичним опором та позиційним і сухим тертям.
Динаміка осцилятора з квадратичною нелінійністю у виразі сили пружності, навантаженого ступінчастим імпульсом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав Васильович; Сліпченко, Максим Володимирович
Описано нестаціонарні коливання осцилятора з квадратичною нелінійністю у виразі сили пружності при дії миттєво прикладеної сталої сили. Аналітичний розв’язок нелінійного диференціального рівняння другого порядку виражено через періодичні еліптичні функції Якобі. Показано, що коефіцієнт динамічності нелінійної системи залежить від значення миттєво прикладеної сили і напряму її дії, оскільки характеристика пружності системи несиметрична. Якщо сила спрямована в бік додатніх переміщень, то характеристика системи «жорстка» і коефіцієнт динамічності знаходиться в проміжку (3;2 ), тобто він менший, ніж у лінійної системи. У випадку, коли сила спрямована в бік від’ємних переміщень, характеристика пружності системи «м’яка» і коефіцієнт динамічності попадає в проміжок (2; 3), тобто він більший ніж у лінійної системи. У другому випадку деформування існують статичне і динамічне критичні значення сили, перевершення яких призводить до втрати стійкості системи. Динамічне критичне значення сили менше, ніж статичне. Оскільки переміщення осцилятора виражаються через функції Якобі, запропонована формула наближеного їх обчислення з використанням таблиці повного еліптичного інтегралу першого роду. Наведено результати розрахунків, які ілюструють можливості викладеної теорії. Для порівняння, паралельно з використанням аналітичних розв’язків, проводилось чисельне комп’ютерне інтегрування диференціального рівняння руху. Збіжність результатів розрахунку двома способами підтвердила адекватність виведених формул, які придатні також для аналізу руху квадратично нелінійного осцилятора з симетричною характеристикою пружності. Таким чином, розглянута нелінійна задача має аналітичний розв’язок в еліптичних функціях, а процес руху залежить від того, в який бік діє зовнішня сила. Крім того, при дії сили в бік меншої жорсткості можлива втрата стійкості системи.
Застосування комп'ютерних технологій для розрахунку зубчастих передач при вивченні курсу «Деталі машин»
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Надтока, Олена Володимирівна; Надтока, Денис Михайлович
У статті приводиться опис комп’ютерної програми GearKURT, яка призначена для розрахунку механічних передач. Програма дозволяє проводити розрахунки передач: - закритої циліндричної прямозубої передачі - закритої циліндричної косозубої передачі - відкритої циліндричної прямозубої передачі - передачі Новикова - закритої конічної прямозубої передачі - закритої конічної передачі з непрямими зубами - відкритої конічної прямозубої передачі - черв'ячної передачі. Комп’ютерна програма має діалоговий інтерфейс, написана на об’єктно-орієнтованій мові програмування Delphi та скомпільована у exe-файл. Програма дозволяє обирати необхідній матеріал та спосіб термообробки для виготовлення зубчастих коліс, проводити розрахунки оптимальних геометричних розмірів та параметрів передач, визначати конструкцію зубчастих коліс. У програмі надані всі необхідні довідкові матеріали у вигляді таблиць та графіків, по яким необхідно вибирати коефіцієнти та інші необхідні для розрахунків значення. Програма передбачає доступ до теоретичного матеріалу курсу «Деталі машин» та можливість зберігати результати розрахунків в окремому файлі. Наведені рекомендації щодо використання даної програми.
Комплексна оцінка міцності композиційної лопатки вентилятора головного провітрювання шахти
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Мартиненко, Володимир Геннадійович
Робота присвячена розробці та розрахункам міцності нового композиційного пера лопатки вентилятора головного провітрювання шахти, з поміж яких статичний та модальний аналізи, а також аналіз стійкості. При проведенні досліджень враховувались попередньо визначені аеродинамічні навантаження на бічну поверхню пера лопатки. Дослідження проводились за допомогою скінченно-елементного аналізу тонкостінної конструкції пера із застосуванням теорії товстих багатошарових оболонок. Оцінка статичної міцності виконувалась із застосуванням критерію міцності Хашина. Аналіз стійкості оболонки пера під дією згинних аеродинамічних навантажень проводився за допомогою методів лінійної теорії стійкості. Модальний аналіз виконувався із врахуванням переднапруженого стану від дії статичних навантажень. Аналіз результатів досліджень свідчить про достатню статичну та динамічну міцність композиційного пера та можливість його реалізації в реальній роторній машині при коректному проектуванні кріплення між металевою частиною хвоста лопатки та композиційним пером. Методика проектування та аналізу міцності композиційного пера лопатки вентилятора може бути застосована при створенні нових композиційних елементів турбомашин: коректний підбір товщин різних частин пера дозволяє прийти до равноміцної конструкції із раціональним використанням матеріалу; оптимальне розташування ребер жорсткості всередині оболонки пера дозволяє уникнути надмірних переміщень та напружень в ній і втрати нею стійкості, а також досягти максимальної відбудови від згинних власних частот коливань; запропонований комплексний підхід до оцінки міцності, що враховує дію аеродинамічних навантажень на перо лопатки при статичному аналізі та переднапружений стан при проведенні модального аналізу дозволяє значно підвищити точність та коректність розрахунків. Описаний в роботі підхід є новим для низькообертових роторних машин, оскільки на даний момент не існує комплексних методик до проектування композиційних лопаток вентиляторів та компресорів, а також відсутні згадування про конкретні приклади їхнього впровадження в реалізовані виробниками проекти.
Створення та аналіз платформи Стюарта для авіасимулятора
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Пластун, Тетяна Анатоліївна; Биков, Андрій Миколайович
Авіасимулятори вже великий проміжок часу використовують для підготовки пілотів будь-якого типу літаків. Такий вид тренувань більш економічний. Авіасимулятор покращує навички керування в екстремальних ситуаціях з мінімальними ризиками для майбутнього пілота. Навчання на авіасимуляторі дає змогу відтворити несприятливі погодні умови в будь-який період часу. Пілот знаходиться на землі в спеціальній кабіні, яка встановлюється на рухому платформу. Дана система потрібна для забезпечення максимально наближених до реальних умов польоту. Предметом дослідження в статті є авіаційний симулятор на платформі Стюарта. Мета полягає в створенні та аналізу платформи для авіасимулятору за допомогою програмного забезпечення. В роботі представлено вже існуючий авіасимулятор та його характеристики. Враховуючи його габаритні розміри та масу змодельовано платформу в системі SolidWorks. Вибрана та представлена кінематична схема конструкції типу (6-6). Наведено основне рівняння динаміки для розрахунку закону руху платформи за заданими величинами керуючих сил. Також за допомогою цього рівняння можливо знайти керуючі сили знаючи закон руху. Розроблена 3D модель складається з двох платформ, рухомої та нерухомої. За допомогою шарнірів до платформи кріпляться ноги з автоматично змінною довжиною. Підібрано матеріал алюмінієвого сплаву типу 2024 з якого створюється платформа. Проведено статичний аналіз навантаженої платформи. Під навантаженою платформою мається на увазі, що в місцях встановлення симулятору та крісла пілота прикладені навантаження рівні за вагою до симулятора та максимальною вагою крісла з пілотом. Аналіз включає в себе такі епюри: навантажень, щоб оцінити витримає конструкція задану вагу, переміщення, деформації, запасу міцності та епюра Design Insight для оцінки деталей конструкції. Виявлення елементів, які почнуть швидше за все руйнуватись під впливом ваги симулятору. Дослідження проводились за допомогою програмного забезпечення SolidWorks Simulation. На основі даних отриманих з епюр зроблені висновки про працездатність та безпечність розробленої платформи.
Метод та програмний засіб для скінченноелементного розв'язання двовимірних задач повзучості при великих деформаціях
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Бреславський, Дмитро Васильович; Татарінова, Оксана Андріївна
У статті наведено постановку двовимірної задачі теорії повзучості для випадку скінченних деформацій, надано опис основ методу розрахунку. Описано теоретичні основи методу розв’язання задачі. Метод побудовано з використанням узагальненого підходу Лагранжа-Ейлера (ALE), в якому крайова задача у поточній конфігурації тіла розв’язується за допомогою МСЕ. До моделювання залучено трикутний елемент. На кожному етапі розрахунку повзучості у поточній конфігурації початкова задача розв’язується чисельно з використанням різницевого методу. Препроцесорна підготовка даних проводиться у програмі RD, в якій двовимірна модель оточується сіткою спеціальних елементів, чим реалізується ALE алгоритм пересування матеріальних елементів за моделлю. Наведено приклади роботи препроцесору та перебудови скінченноелементної сітки при досягненні скінченних деформацій. Розрахунки повзучості виконуються у розробленій програмі, яку побудовано на базі використання програмного комплексу FEM Creep у випадку скінченних деформацій. При моделюванні використовується сітка з однаковим розміром елементів, що дозволяє застосовувати ефективний алгоритм переходу між поточними конфігураціями. Чисельні результати з повзучості зразків з алюмінієвих сплавів порівнюються з експериментальними та розрахунковими, отриманими інтегруванням рівнянь стану. Зроблено висновок щодо того, що при моделюванні матеріалу з в’язким типом руйнування запропонований метод та розроблене програмне забезпечення дозволяють отримати близькі к експериментальним результати тільки з застосуванням рівняння для швидкості деформацій повзучості. Моделювання повзучості матеріалу зі змішаним в’язко-крихким типом руйнування потребує додаткового використання кінетичного рівняння для параметру пошкоджуваності.