05.02.08 "Технологія машинобудування"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/20278

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 47

Забезпечення високої точності лінійних розмірів деталей на основі ймовірносно-статистичних методів оцінки якості обробки
(Українська інженерно-педагогічна академія, 2018) Ламнауер, Наталія Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. У дисертації вирішено народногосподарську проблему сучасного машинобудування, яка полягає в забезпечення якості обробки деталей машин за параметром точності розмірів в умовах серійного виробництва. На основі використання ймовірносно-статистичних методів запропонована нова модель розподілу розмірів деталей та знайдені оцінки її параметрів, що дозволяє створити методологію для прогнозування, аналізу та контролю якості технологічного процесу обробки для забезпечення необхідної точності. Ефективність запропонованих методів управління точністю всебічно вивчено і зроблено висновок про їхню придатність застосування в умовах серійного виробництва. Також запропоновано новий підхід до створення методу комплектування деталей за розмірами на основі розрахунку мінімального абсолютного відхилення значення розміру від модального значення. Вдосконалено модель розрахунку узагальненого показника якості виробу, що створена за допомогою дискретної суміші розподілів найбільшого й найменшого члену вибірки. Результати досліджень апробовано на серійних виробах і впроваджено на машинобудівних підприємствах України.
Забезпечення високої точності лінійних розмірів деталей на основі ймовірносно-статитичних методів оцінки якості обробки
(НТУ "ХПІ", 2018) Ламнауер, Наталія Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. У дисертації вирішено народногосподарську проблему сучасного машинобудування, яка полягає в забезпечення якості обробки деталей машин за параметром точності розмірів в умовах серійного виробництва. На основі використання ймовірносно-статистичних методів запропонована нова модель розподілу розмірів деталей та знайдені оцінки її параметрів, що дозволяє створити методологію для прогнозування, аналізу та контролю якості технологічного процесу обробки для забезпечення необхідної точності. Ефективність запропонованих методів управління точністю всебічно вивчено і зроблено висновок про їхню придатність застосування в умовах серійного виробництва. Також запропоновано новий підхід до створення методу комплектування деталей за розмірами на основі розрахунку мінімального абсолютного відхилення значення розміру від модального значення. Вдосконалено модель розрахунку узагальненого показника якості виробу, що створена за допомогою дискретної суміші розподілів найбільшого й найменшого члену вибірки. Результати досліджень апробовано на серійних виробах і впроваджено на машинобудівних підприємствах України.
Забезпечення динамічної якості технологічної обробної системи при точінні
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Данильченко, Марія Андріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – Технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. В дисертаційній роботі вирішена важлива науково-практична задача підвищення якості токарного оброблення шляхом удосконалення технології прогнозування і гасіння регенеративних коливань. Ця технологія базується на використанні результатів моделювання динамічної взаємодії ТОС з процесом різання з урахуванням обробки за слідом. На відміну від попередніх досліджень методів і засобів гасіння регенеративних коливань, для опису взаємодії пружної ТОС з процесом різання запропоновано застосувати модель відносних коливань інструмента в 3D просторі. В моделі враховано вплив природних зворотних зв'язків між пружною ТОС і процесом різання на зміну глибини, подачі і швидкості різання. Вперше вплив оброблення за слідом введено в модель за двома напрямками - глибиною різання і подачею, що дозволило отримати характеристики просторового руху інструмента відносно заготовки як функцію зміни припуску, безпосередньо пов’язану із керованими параметрами режимів різання. Для вибору форми представлення пружної ТОС, було проведене теоретичне і експериментальне дослідження впливу контактної взаємодії заготовки з інструментом при точінні на формування динамічних характеристик пружної ТОС із використанням динамічної моделі токарного верстата як складної механічної коливальної системи шпиндель-заготовка-супорт з урахуванням контактної взаємодії заготовки з інструментом і описом складових елементів розподіленими моделями. Результати дослідження довели адекватність представлення пружної ТОС в моделі динамічної взаємодії з процесом різання у вигляді одномасової системи із пружними і дисипативними характеристиками, визначеними експериментально. Порівняння результатів моделювання і експериментальних досліджень стосовно змінності значень частот власних коливань пружної ТОС при поздовжній подачі різця, відповідності спектральних характеристик профілограм оброблених поверхонь і вільних коливань елементів ТОС, а також суттєве зменшення шорсткості обробленої поверхні при застосуванні опції SSV на верстаті ST-30 фірми HAAS (USA) з теоретично визначеними параметрами амплітуди і періоду зміни частоти обертання шпинделя, свідчать про адекватність розроблених математичних моделей і ефективність їх застосування для визначення параметрів опції SSV на токарних верстатах з ЧПК.
Забезпечення динамічної якості технологічної обробної системи при точінні
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Данильченко, Марія Андріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – Технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. В дисертаційній роботі вирішена важлива науково-практична задача підвищення якості токарного оброблення шляхом удосконалення технології прогнозування і гасіння регенеративних коливань. Ця технологія базується на використанні результатів моделювання динамічної взаємодії ТОС з процесом різання з урахуванням обробки за слідом. На відміну від попередніх досліджень методів і засобів гасіння регенеративних коливань, для опису взаємодії пружної ТОС з процесом різання запропоновано застосувати модель відносних коливань інструмента в 3D просторі. В моделі враховано вплив природних зворотних зв'язків між пружною ТОС і процесом різання на зміну глибини, подачі і швидкості різання. Вперше вплив оброблення за слідом введено в модель за двома напрямками - глибиною різання і подачею, що дозволило отримати характеристики просторового руху інструмента відносно заготовки як функцію зміни припуску, безпосередньо пов’язану із керованими параметрами режимів різання. Для вибору форми представлення пружної ТОС, було проведене теоретичне і експериментальне дослідження впливу контактної взаємодії заготовки з інструментом при точінні на формування динамічних характеристик пружної ТОС із використанням динамічної моделі токарного верстата як складної механічної коливальної системи шпиндель-заготовка-супорт з урахуванням контактної взаємодії заготовки з інструментом і описом складових елементів розподіленими моделями. Результати дослідження довели адекватність представлення пружної ТОС в моделі динамічної взаємодії з процесом різання у вигляді одномасової системи із пружними і дисипативними характеристиками, визначеними експериментально. Порівняння результатів моделювання і експериментальних досліджень стосовно змінності значень частот власних коливань пружної ТОС при поздовжній подачі різця, відповідності спектральних характеристик профілограм оброблених поверхонь і вільних коливань елементів ТОС, а також суттєве зменшення шорсткості обробленої поверхні при застосуванні опції SSV на верстаті ST-30 фірми HAAS (USA) з теоретично визначеними параметрами амплітуди і періоду зміни частоти обертання шпинделя, свідчать про адекватність розроблених математичних моделей і ефективність їх застосування для визначення параметрів опції SSV на токарних верстатах з ЧПК.
Забезпечення якості високоточних з'єднань в умовах серійного виробництва на основі інформаційного супроводу технологічного процесу складання
(НТУ "ХПІ", 2016) Купріянов, Олександр Володимирович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації вирішено народногосподарську проблему сучасного машинобудування, яка полягає в забезпечення складання високоякісних з’єднань із деталей рядової якості в умовах серійного виробництва. На основі використання і управління інформацією про дійсні розміри деталей запропоновано метод комплектування під складання, який виключає незавершене виробництво, забезпечує мінімізацію розкиду параметрів з’єднань в партії без необхідності підвищення точності виготовлення деталей, що сполучаються. Ефективність методу всебічно вивчено і зроблено висновок про його застосовність в умовах серійного виробництва. Запропоновано підхід до поділу деталей на категорії якості на основі ступеня наближення дійсного розміру до рекомендованого конструктором, і випробувано розрахунок розмірних ланцюгів на його основі. Удосконалено модель міцності циліндричного з’єднання з натягом, модель випробувано на експериментальних з’єднаннях. Досліджено вплив похибки геометрії форми на міцність з’єднання з натягом, зібраного з термодією, дано рекомендації з моделювання процесу складання з’єднань, що збираються з нагрівом. Результати досліджень апробовано на серійних виробах і впроваджено на машинобудівних підприємствах України.
Моделирование, оптимизация и проектирование технологических процессов механической обработки полимерных композиционных материалов
(НТУ "ХПИ", 2016) Хавин, Геннадий Львович
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена развитию технологии механической обработки полимерных композиционных материалов. Решена научно-техническая задача повышения качества и производительности операций точения и сверления за счет применения теории рационального выбора инструмента и оптимального расчета режимных параметров обработки. Используя достижения механики разрушения и контактного разрушения, разработана теория перерезания волокон (жгутов) при механической обработке ПКМ. Сформулирована математическая модель зарождения трещины в контакте как результат внедрения абсолютно жесткого индентора заданной кривизны. Используя метод граничных элементов, разработана численная модель контактного взаимодействия вершины инструмента с обрабатываемым композитом. Задача решается в несколько этапов. На последнем этапе моделируется контактное взаимодействие вершины инструмента и фрагмента ПКМ в виде "жгут-связующее-жгут". Проведена систематизация известных эмпирических зависимостей силовых факторов и фактора расслоения при обработке различных видов ПКМ различными типами инструментов. Представлены оценки по влиянию состава ПКМ, армирования и направления обработки на разлохмачивание поверхности отверстий и шероховатость. Сформулированы задачи оптимизации при механической обработке, которые решаются методом "роя частиц" и "серого реляционного анализа". Для операции сверления разработана новая схема назначения режимов сверления в основу, которой положен выбор величины подачи не по шероховатости, а по заданному значению величины расслаивания на выходе инструмента и коэффициенту разлохмачивания на внутренней поверхности отверстия. На основе представленных моделей и методов оптимального проектирования создано математическое обеспечение для выбора оптимальных режимов токарной и сверлильной обработки ПКМ.
Моделювання, оптимізація й проектування технологічних процесів механічної обробки полімерних композиційних матеріалів
(НТУ "ХПІ", 2016) Хавін, Геннадій Львович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертацію присвячено розвитку технології механічної обробки полімерних композиційних матеріалів. Використовуючи досягнення механіки руйнування і контактного руйнування розроблено теорію різання волокон (джгутів) при механічній обробці волокнистих полімерних матеріалів. Побудовано математична модель на базі метода граничних елементів і лінійної механіки руйнування. Отримані закономірності розподілу напружень в контакті вершини інструменту з крихким матеріалом в залежності від геометричних параметрів інструменту та технологічних параметрів обробки. З позицій механіки руйнування надано залежність спрямованого руйнування від режимів різання і їх вплив на ефективність процесу обробки. Розроблено принципи призначення інструменту і вплив марки матеріалу у та його геометричних параметрів на стійкість. Запропоновано модель прогнозування фактору розшарування при свердлінні ПКМ. Досліджено вплив складу ПКМ і напрямку армування на якість просвердлених отворів. Проведено систематизацію відомих емпіричних залежностей силових факторів і фактору розшарування при обробці різних видів ПКМ різними типами інструментів. Сформульовано задачі оптимізації при механічній обробці, які рішаються методом "рою частинок" і "сірого реляційного аналізу". Створено математичне забезпечення щодо вибору оптимальних режимів обробки ПКМ.
Науково-технологічні основи виготовлення деталей та складання виробів, зміцнюваних мікродуговим оксидуванням алюмінієвого шару
(НТУ "ХПІ", 2018) Роп'як, Любомир Ярославович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2018. У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема в області технології машинобудування: розроблено теоретичні основи та технологічні засоби для підвищення ресурсу роботи нафтогазового обладнання шляхом мікро-дугового оксидування поверхневого алюмінієвого шару деталей машин. Досліджено напружений стан двошарового покриття під довільно орієнтованим локальним навантаженням, розроблено методику раціонального проектування шаруватого покриття за критеріями міцності покриття та підкладки. Запропоновано модель армування субстрату для підвищення несучої здатності покриття. Розраховано напруження в циліндричній деталі з двошаровим покриттям. Розроблено груповий технологічний процес формування композиційних покриттів комплексним методом із використанням мікродугового оксидування алюмінієвого шару на компактному та напиленому алюмінії. Обґрунтовано вибір алюмінієвих сплавів, сталей та технологій формування заготовок. Розроблено обладнання для мікродугового оксидування, для електродугового напилення покриттів із суцільних дротів та порошків, модернізовано установку для віброелектроіскрового легування. Розроблено методики визначення залишкових напружень в покриттях, електрохімічних вимірювань та корозійні випробовувань і випробовувань на зношування. Обгрунтовано технологічні параметрів процесів відцентрового армування та електродугового напилення заготовок. Оптимізовано технологічні параметри процесу мікродугового оксидування в проточному електроліті для забезпечення пока-зників якості поверхні та точності форми деталей. Вивчено структуру і фазовий склад, фізико-механічні властивості та шорсткість оксидного покриття. Вивчено особливості складання клемових з'єднаннь з неповним охопленням вала. Розроблено варіант теорії цангової гайки з підпружиненими пелюстками. Досліджено складальні напруження в елементах робочого колеса відцентрового вентилятора "диск − конічна оболонка". Запропоновано конструкцію складеного плунжера насоса із різьбовим з'єднанням із клейовим прошарком. Розроблено методику розрахунку припусків на механічну обробку деталей з оксидними покриттями. Оптимізовано режими різання під час алмазного шліфування. Проведено стендові випробовування зміцнених деталей. Запропоновано схему регенерації та утилізації відпрацьованого електроліту.
Науково-технологічні основи виготовлення деталей та складання виробів, зміцнюваних мікродуговим оксидуванням алюмінієвого шару
(Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, 2018) Роп'як, Любомир Ярославович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2018. У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема в об-ласті технології машинобудування: розроблено теоретичні основи та технологічні засоби для підвищення ресурсу роботи нафтогазового обладнання шляхом мікродугового оксидування поверхневого алюмінієвого шару деталей машин. Досліджено напружений стан двошарового покриття під довільно орієнтованим локальним навантаженням, розроблено методику раціонального проектування шаруватого покриття за критеріями міцності покриття та підкладки. Запропоновано модель армування субстрату для підвищення несучої здатності покриття. Розраховано напруження в циліндричній деталі з двошаровим покриттям. Розроблено груповий технологічний процес формування композиційних покриттів комплексним методом із використанням мікродугового оксидування алюмінієвого шару на компактному та напиленому алюмінії. Обґрунтовано вибір алюмінієвих сплавів, сталей та технологій формування заготовок. Розроблено обладнання для мікродугового оксидування, для електродугового напилення покриттів із суцільних дротів та порошків, модернізовано установку для віброелектроіскрового легування. Розроблено методики визначення залишкових напружень в покриттях, електрохімічних вимірювань та корозійні випробовувань і випробовувань на зношування. Обгрунтовано технологічні параметрів процесів відцентрового армування та електродугового напилення заготовок. Оптимізовано технологічні параметри процесу мікродугового оксидування в проточному електроліті для забезпечення показників якості поверхні та точності форми деталей. Вивчено структуру і фазовий склад, фізико-механічні властивості та шорсткість оксидного покриття. Вивчено особливості складання клемових з'єднаннь з неповним охопленням вала. Розроблено варіант теорії цангової гайки з підпружиненими пелюстками. Досліджено складальні напруження в елементах робочого колеса відцентрового вентилятора "диск − конічна оболонка". Запропоновано конструкцію складеного плунжера насоса із різьбовим з'єднанням із клейовим прошарком. Розроблено методику розрахунку припусків на механічну обробку деталей з оксидними покриттями. Оптимізовано режими різання під час алмазного шліфування. Проведено стендові випробовування зміцнених деталей. Запропоновано схему регенерації та утилізації відпрацьованого електроліту.
Наукові основи технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Костик, Катерина Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. У дисертаційній роботі проведено комплекс досліджень, спрямованих на вирішення важливої науково-технічної проблеми в області технології машинобудування: розробка інноваційних та короткотривалих технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу для забезпечення експлуатаційних властивостей виробів на високому рівні при значному зниженні затрат на їх виготовлення. Розроблено загальний методологічний підхід керування технологічними процесами поверхневого зміцнення деталей порошковими сумішами керованого складу при насиченні поверхневих шарів азотом, вуглецем і бором на основі використання інноваційних технологій і системного аналізу при мінімальних витратах, що дозволило підвищити експлуатаційні властивості виробів при значному скороченні тривалості ХТО. Розроблено комплексні ХТО, які значно знижують крихкість борованих шарів за рахунок більш плавного зниження твердості від поверхні до серцевини виробів зі сталей для підвищення експлуатаційних властивостей виробів та терміну служби деталей машин та інструменту. Удосконалено технологію борування з паст титанових сплавів за рахунок використання нанодисперсного насичувального середовища, що дозволило скоротити процес борування у 2-3 рази та скоротити технологічний процес виготовлення деталей за рахунок поєднання двох операцій: борування і гартування титанового сплаву. Інтенсифіковано процеси ХТО методами нагрівання струмами високої частоти та за рахунок попередньої лазерної обробки деталей, що дозволило отримати високі експлуатаційні властивості поверхневих шарів при значному скороченні тривалості обробок.
Наукові основи технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Костик, Катерина Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. У дисертаційній роботі проведено комплекс досліджень, спрямованих на вирішення важливої науково-технічної проблеми в області технології машинобудування: розробка інноваційних та короткотривалих технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу для забезпечення експлуатаційних властивостей виробів на високому рівні при значному зниженні затрат на їх виготовлення. Наукова новизна отриманих результатів полягає у розробці наукових основ інноваційних та короткотривалих технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу, що дозволило вирішити актуальну науково-практичну проблему підвищення терміну служби деталей машин та інструменту: – вперше розраховано локальні максимуми поверхневої твердості та глибини дифузійних шарів сплавів і встановлено теоретичні оптимальні умови процесів дифузійного зміцнення, що дозволяє отримати конкретні технологічні параметри проведення хіміко-термічної обробки (ХТО) та забезпечити оптимальні характеристики дифузійних шарів; – вперше створено математичні моделі та номограми існуючих технологій поверхневого зміцнення сталей, що дозволило визначити конкретні умови ХТО (температуру і тривалість), виходячи із заданої глибини дифузійного шару або поверхневої твердості сталей, що суттєво впливає на ефективність реалізації процесів зміцнення; – вперше на основі використання інноваційних технологій і системного аналізу при мінімальних витратах, розроблено загальний методологічний підхід керування технологічними процесами поверхневого зміцнення деталей порошковими сумішами керованого складу при насиченні поверхневих шарів азотом, вуглецем і бором, це дозволило підвищити експлуатаційні властивості виробів при значному скороченні тривалості ХТО; – набули подальшого розвитку розроблені комплексні ХТО, які значно знижують крихкість борованих шарів за рахунок більш плавного зниження твердості від поверхні до серцевини виробів зі сталей, що дозволило підвищити експлуатаційні властивості виробів та термін служби деталей машин та інструменту на відміну від відомих методів ХТО, які підвищують лише поверхневу твердість; – вперше розроблено математичну модель розподілу температури за глибиною дифузійного шару, що дозволило визначити характер залежностей та отримати дані про розподіл температури за глибиною виробу при різних технологічних режимах обробки; – удосконалено технологію борування з паст титанових сплавів за рахунок використання нанодисперсного насичувального середовища, що дозволило скоротити процес борування у 2-3 рази та скоротити технологічний процес виготовлення деталей за рахунок поєднання двох операцій: борування і гартування титанового сплаву; – запропоновано розв’язання крайових задач дифузії методом граничних елементів, що дозволило вперше створити математичну модель розподілу концентрації бору за товщиною зміцненого шару титанового сплаву; − удосконалено технологію інтенсифікації процесів ХТО методами нагрівання струмами високої частоти та за рахунок попередньої лазерної обробки деталей, що дозволило отримати високі експлуатаційні властивості поверхневих шарів при значному скороченні тривалості обробок. Практичне значення роботи полягає у розробці технологій комбінованого зміцнення поверхневих шарів деталей зі сплавів. На основі комплексу проведених теоретичних та експериментальних досліджень, сформульованих принципів, закономірностей і положень отримані наступні практичні результати: 1. Спосіб комбінованої обробки сталевих виробів, що включає попередню лазерну обробку поверхні матеріалу з потужністю лазерного випромінювання -1,0±0,1 кВт, швидкістю пересування лазерного променя - 0,5-1,5 м/хв. з наступним азотуванням. Крім цього, азотування проводять в середовищі меламіну з 3-5% фтористого натрію при температурі 530-560 °C протягом 2-3 годин (патент України №111066). 2. Спосіб дифузійного борування сталевих виробів, що включає попереднє нанесення на поверхню обмазки, в склад якої входить боровмісна речовина, активатор фторид натрію і зв'язуюча речовина розчину клею БФ в ацетоні, і нагрівання струмами високої частоти. При цьому в обмазці як боровмісну речовину використовують поліборид магнію або аморфний бор і додатково введено активатор фторид літію (патент України №116177). 3. Спосіб поверхневого зміцнення сталевих виробів, що включає нанесення на поверхню деталі обмазки, до складу якої' входить боровмісна речовина і активатор, сушіння і нагрівання струмами високої частоти. В обмазці як боровмісну речовину використовують аморфний бор і активатор фторид літію. Нагрівання проводять при температурі 800-1100 °С протягом 1-5 хвилин (патент України №116178). 4. Спосіб отримання твердого покриття на поверхні сталевих виробів, що включає попередню обробку поверхні матеріалу та борування. Проводять попередню лазерну обробку поверхні матеріалу з наступним боруванням в середовищі полібориду магнію, активаторами: фтористий натрій і фтористий літій (патент України №116116). 5. Сплав на основі заліза з ефектом пам'яті форми, що містить: залізо, марганець, кремній, вуглець, хром, нікель, кобальт, мідь, ванадій, ніобій, молібден. При цьому до сплаву додатково введено сірку та фосфор (ваг. %): марганець від 4 до 20; кремній від 1,0 до 4,5; вуглець від 0,1 до 1,0; хром від 10,0 до 25,0; нікель від 1,0 до 10,0; кобальт від 1,0 до 10,0; мідь від 1,0 до 4,0; ванадій від 0,5 до 2,0; ніобій від 0,3 до 1,5; молібден від 0,5 до 2,0; сірка до 0,01; фосфор до 0,045; залізо решта (патент України №116117). 6. Склад для борування сталевих виробів, що містить аморфний бор, тетрафтороборат калію, нітрид бору і доломіт (патент України №117775). 7. Спосіб поверхневого зміцнення титанових сплаві, що включає насичення поверхневих шарів компонентами боровмісного середовища, до складу якого входить боровмісна речовина та активатор, і нагрівання. Насичення поверхневих шарів здійснюють компонентами боровмісного середовища, яке складається з аморфного бору і фториду літію (патент України №117770). 8. Дисперсійно-твердіючий сплав на основі заліза з ефектом пам'яті форми, що містить: залізо, марганець, кремній, вуглець, ванадій, ніобій, вольфрам. Додатково введено алюміній, мідь, нікель, хром, сірку та фосфор (патент України №117757). 9. Розроблені технологічні процеси ХТО були впроваджені для підвищення поверхневої твердості сталевих виробів на ТОВ «АСТИЛ М» (м. Харків), що дозволило підвищити зносостійкість втулки у 1,5 рази після нітроцементації, у 4,3 рази після послідовній нітроцементації та боруванні, у 5 разів після цементації, нітроцементації та боруванні та у 2 рази після боруванні з нагріванням СВЧ у порівняні зі втулкою без поверхневого зміцнення (Акт впровадження від 05.10.2017 р.). 10. Розроблені технологічні процеси комбінованого зміцнення були впроваджені для підвищення поверхневої твердості сталевих виробів на ПАТ «Харківський машинобудівний завод «Світло шахтаря» (м. Харків). Виробничими випробуваннями встановлено, що запропоновані ефективні технологічні процеси комбінованого зміцнення поверхневого шару сталевих виробів дозволили значно прискорити технологічні процеси хіміко-термічної обробки у 2-10 разів, що привело до зменшення витрат на їх проведення за рахунок економії електричної енергії (Акт впровадження від 17.10.2017 р.). 11. Розроблені технологічні процеси були впроваджені на ТОВ «НВЦ ЄТМ» (м. Харків), що дозволило підвищити зносостійкість втулки у 1,5 рази після нітроцементації, у 4,3 рази після послідовній нітроцементації та боруванні (Акт впровадження від 31.10.2017 р.). 12. Прийняті для впровадження в виробництві розроблені номограми, які дозволяють визначити конкретні умови газового азотування (температуру і тривалість) виходячи із заданої глибини азотованого шару або поверхневої твердості виробів зі сталі 38Х2МЮА на ПАТ «Харківський машинобудівний завод «Світло шахтаря» (м. Харків). Встановлено, що запропоновані номограми дозволили значно спростити роботу інженера-технолога, а також номограми дозволили вирішувати зворотну задачу, а саме, оцінити можливу товщину зміцненого шару і поверхневу твердість при одночасному впливі температури і тривалості газового азотування (Акт впровадження від 15.11.2017 р.). 13. Розроблений ефективний технологічний процес нітроцементації у порошковій макродисперсній суміші для підвищення експлуатаційної стійкості зубчастого колеса зі сталі 38Х2МЮА на АТ «Харківський тракторний завод» (м. Харків). Встановлено, що використання макродисперсної суміші прискорило процес хіміко-термічній обробки у 1,5-2 рази при отриманні властивостей поверхневого шару виробу таких, як і після традиційного процесу нітроцементації, що дозволило зменшити витрати на проведення хіміко-термічної обробки у 2 рази (Акт впровадження від 24.01.2018 р.). 14. Розробки, виконані в дисертації, впроваджені в навчальний процес для студентів механіко-технологічного факультету НТУ «ХПІ» спеціальностей 131 «Прикладна механіка» спеціалізації 131-09 «Обладнання та технології ливарного виробництва» та 151 «Автоматизація та комп’ютерно інтегровані технології» спеціалізації 151-07 «Комп’ютеризовані системи управління технологічними процесами» (Акт впровадження від 20.12.2017 р.).
Обеспечения качества высокоточных соединений в условиях серийного производства на основе информационного сопровождения технологического процесса сборки
(НТУ "ХПИ", 2016) Куприянов, Александр Владимирович
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. В диссертации решена народнохозяйственная проблема современного машиностроения, заключающаяся в обеспечении сборки высококачественных соединений из деталей рядового качества в условиях серийного производства. На основе анализа методов получения высокоточных соединений обоснованы принципы построения технологических процессов комплектования и сборки, обеспечивающие требуемую точность в серийном производстве. Предложенные подходы, базирующиеся на использовании информации о действительных размерах деталей, являются общими для изделий среднего машиностроения и исключают незавершенное производство, обеспечивают минимизацию разброса параметров соединений в партии без необходимости повышения точности изготовления сопрягаемых деталей. Предложены новые методы комплектования на основе ранжирования, которые позволяют достичь точности, сравнимой с селективной сборкой. Статистическое моделирование показало технологические преимущества предлагаемых методов комплектования перед селективным комплектованием: отсутствие необходимости в большой серийности – эффективно уже при 10 комплектах, хорошие результаты при 20 – 50 комплектах; уменьшение незавершенного производства; более эффективное уменьшение разброса размеров замыкающего звена размерной цепи; простота компьютерной реализации алгоритма комплектования; устойчивость к изменениям параметров законов распределения размеров и недостаточной точности измерительного прибора, применимость как для двухзвенных, так и для многозвенных соединений. Новые методы комплектования опробованы в условиях производства высокоточных изделий топливной аппаратуры. Универсальная система контроля позволяет давать оценку действительным размерам с точки зрения достигаемой точности, для чего предложено использовать функцию убыли годности. В системе контроля годность размера непрерывно улучшается по мере приближения к оптимальному размеру. Устанавливая диапазоны годности, детали делят на категории качества. Предложенная методика позволяет проводить расчет размерных цепей, гарантирующий требуемую точность замыкающего звена для изделий повышенного качества. Оценку технологического процесса с точки зрения точности размеров предложено проводить при помощи функции плотности распределения годности размеров, которая представляет собой проекцию плотности распределения размера на функцию убыли годности. Усовершенствована статистическая трехпараметрическая модель прочности соединений с натягом, собираемых с термовоздействием, на сдвиг, которая определяет гарантированный нижний предел прочности при малом объеме испытаний. Предложенные оценки позволяют определять параметры модели, методика расчета показателей прочности цилиндрических соединений с натягом на сдвиг апробирована и рекомендуется для изделий средних размеров. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что прочность цилиндрического соединения с натягом, собранного с термовоздействием, при наличии погрешности геометрии формы снижается существенно, до трети. Наиболее неблагоприятна седлообразность, затем овальность и конусообразность, бочкообразность не приводит к существенному снижению. Чем больше габариты соединения, тем меньше влияние погрешности геометрии на прочность соединения с натягом. Рекомендуется более жесткое нормирование погрешности геометрии формы при изготовлении деталей ответственных соединений с натягом. Оно позволяет избежать значительного снижения прочности, так что снижение прочности не превышает 15%. Разработанные подходы к компьютерному моделированию индукционного нагрева деталей позволяют учитывать неравномерный нагрев различных участков детали и получать температурное поле, поле напряжений и деформаций при различных конструкциях индукционных нагревателей. Неравномерный нагрев дает переменные во времени звенья технологической сборочной размерной цепи, учет которых позволяет обеспечить качество сборки высокоточных соединений. Разработанная компьютерная программа для автоматизации процесса комплектования может применяться в условиях производства. Компьютерная программа задает, какие детали нужно взять в каждый комплект для получения соединений наилучшего качества, и приводит численные результаты эффективности комплектования. На основе предложенного комплекса лимитирующих точностных показателей сборки разработан проект стандарта организации «Соединения неразъемные с натягом, собираемые тепловым методом. Общие требования при проектировании, изготовлении и монтаже». В стандарте описаны методы, инструменты и критерии разделения изделий на три категории качества. Результаты исследования апробированы на серийных изделиях и внедрены на машиностроительных предприятиях Украины.
Основи забезпечення якості та зниження трудомісткості механічної обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Полянський, Володимир Іванович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний технічний університет ''Харківський політехнічний інститут''. – Харків, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми теоретичного визначення й обґрунтування умов суттєвого підвищення якості, точності, продуктивності й зниження трудомісткості механічної обробки шляхом зниження її теплової й силової напруженостей та на цій основі розроблення ефективних технологічних процесів обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості із застосуванням сучасних високообертових металорізальних верстатів із ЧПУ типу "обробний центр" та прогресивних різальних лезових твердосплавних і керамічних інструментів зі зносостійкими покриттями. Для цього в роботі розроблено спрощені математичні моделі визначення температури різання при шліфуванні та лезовій обробці. Встановлено, що знизити температуру різання та підвищити якість і продуктивність обробки можна шляхом зниження максимальної температури різання до рівня та нижче температури плавлення оброблюваного матеріалу. Показано, що максимальна температура різання – це новий універсальний технологічний параметр механічної обробки, при досягненні якої все тепло, що виділяється при різанні, надходить в стружку, та яка визначається відношенням енергоємності обробки до добутку питомої теплоємності й щільності оброблюваного матеріалу. Встановлено, що максимальна температура різання при точінні менше, ніж при шліфуванні та може приймати значення, які менші температури плавлення оброблюваного матеріалу, що розширює технологічні можливості лезової обробки порівняно із шліфуванням. Розроблено уточнюючі математичні моделі визначення параметрів силової напруженості при лезовій обробці та пружних переміщень, які виникають в технологічній системі, що дозволило обґрунтувати технологічні можливості зниження енергоємності обробки і сили різання та підвищення точності обробки. На цій основі створено методологію розроблення та впровадження ефективних технологій лезової обробки, особливо високошвидкісного різання (точіння, розточування та фрезування). Це дозволило до 10 разів знизити трудомісткість обробки та до 200 разів розширити номенклатуру виготовлення складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості в умовах дрібносерійного та штучного виробництва із забезпеченням її високої якості та конкурентоспроможності.
Основи забезпечення якості та зниження трудомісткості механічної обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Полянський, Володимир Іванович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). Національний технічний університет ''Харківський політехнічний інститут''. – Харків, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми теоретичного визначення й обґрунтування умов суттєвого підвищення якості, точності, продуктивності й зниження трудомісткості механічної обробки шляхом зниження її теплової й силової напруженостей та на цій основі розроблення ефективних технологічних процесів обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості із застосуванням сучасних високообертових металорізальних верстатів із ЧПУ типу "обробний центр" та прогресивних різальних лезових твердосплавних і керамічних інструментів зі зносостійкими покриттями. Науковою новизною отриманих результатів є те, що вперше розроблено теоретичні підходи до визначення технологічних можливостей підвищення якості та зниження трудомісткості механічної обробки за рахунок зниження її теплової й силової напруженостей. Розроблено спрощені математичні моделі визначення температури різання при шліфуванні та лезовій обробці, які засновані на урахуванні балансу тепла, що виникає в зоні різання та надходить в поверхневий шар оброблюваної деталі, стружки, що утворюється, та охолоджувальну рідину. Вперше проведено узагальнення теоретичних рішень щодо визначення параметрів теплового процесу при механічній обробці із урахуванням досягнення кінцевого значення глибини проникнення тепла в поверхневий шар оброблюваної деталі. Встановлено основний напрямок зниження температури різання і підвищення якості та продуктивності обробки, який полягає в зниженні максимальної температури різання до рівня та нижче температури плавлення оброблюваного матеріалу. Це дозволяє досягти значного підвищення продуктивності обробки фактично без підвищення температури різання. Вперше запропоновано новий універсальний технологічний параметр механічної обробки – максимальну температуру різання, при досягненні якої все тепло, що виділяється при різанні, надходить в стружку, і яка визначається відношенням енергоємності обробки до добутку питомої теплоємності і щільності оброблюваного матеріалу. Це дозволяє порівнювати максимальну температуру різання із температурою плавлення оброблюваного матеріалу та в разі перевищення застосовувати технологічні прийоми її зниження для різних технологій механічної обробки. Встановлено, що зниження енергоємності обробки (умовного напруження різання) є основною умовою зниження максимальної температура різання та, відповідно, температури різання. Показано, що відмінність розрахункових і експериментальних значень температури різання при шліфуванні не перевищує 12%, що вказує на достовірність розробленої математичні моделі визначення температури різання. Розрахунками встановлено, що в реальних умовах шліфування відношення заданої і максимальної температур шліфування може змінюватися лише в межах 0 ... 0,4 в зв'язку із перевищенням максимальною температурою різання температури плавлення оброблюваного матеріалу внаслідок значного збільшення умовного напруження різання. При точінні це відношення може змінюватися в значно більших межах 0 ... 1. Тому максимальна температура різання при точінні буде менше, ніж при шліфуванні і може приймати значення, які менші температури плавлення оброблюваного матеріалу. Це розширює технологічні можливості точіння порівняно із шліфуванням. Вперше встановлено, що найбільш значного зниження температури різання при шліфуванні можна досягти при переривчастому шліфуванні в умовах рівності довжин робочого виступу і вирізу переривчастого круга та збільшення кількості робочих виступів круга. У цьому випадку температура різання може бути знижена більш ніж в 2 рази щодо температури різання при шліфуванні суцільним кругом. Однак максимальна температура різання при цьому приймає значення, які значно вищі температури плавлення оброблюваного матеріалу. Це обмежує технологічні можливості переривчастого шліфування порівняно із лезовою обробкою. Вперше розширено технологічні можливості математичної моделі визначення температури різання при лезовій обробці, яка заснована на урахуванні кількості виникаючих в зоні різання зсувних елементарних об'ємів оброблюваного матеріалу. Встановлено, що з їх збільшенням температура різання може збільшитися до 10 разів. Це можливо при шліфуванні в умовах безперервного контакту зв'язки шліфувального круга із оброблюваним матеріалом. При лезовій обробці кількість виникаючих в зоні різання зсувних елементарних об'ємів оброблюваного матеріалу незначна, що дозволяє знизити температуру різання та підвищити якість і продуктивність обробки. Встановлено, що розроблені в роботі математичні моделі визначення температури різання при механічній обробці позитивно відрізняються від відомих моделей, оскільки аналітично пов'язують всі основні параметри теплового процесу при різанні: температуру різання, максимальну температуру різання, глибину проникнення тепла в поверхневий шар оброблюваної деталі, градієнт температури, розподіл тепла, що надходить в оброблювану деталь, стружку і технологічне середовище. В результаті з'являється можливість із єдиних теоретичних позицій в узагальненому вигляді кількісно оцінити та порівняти температуру різання при шліфуванні й лезовій обробці. Вперше теоретично та експериментально обґрунтовано технологічні можливості суттєвого зниження максимальної температури різання та підвищення техніко-економічних показників механічної обробки на фінішних операціях шляхом переходу від шліфування до сучасних технологій високошвидкісного різання (точіння, розточування і фрезерування на сучасних високообертових металорізальних верстатах із ЧПУ типу ''обробний центр'' різальними твердосплавними і керамічними інструментами зі зносостійкими покриттями). Одержала подальший розвиток і поліпшення математична модель визначення параметрів силової напруженості при лезовій обробці (енергоємності та сили різання) із урахуванням уточнених значень умовного кута зсуву оброблюваного матеріалу. Показано, що у формуванні умовного кута зсуву оброблюваного матеріалу переважає радіальна складова сили різання, яка і призводить до його значного зменшення (в 1,5 разів) порівняно із розрахунковими значеннями, отриманими на основі відомих залежностей. Це дозволило обґрунтувати умови зниження енергоємності обробки і сили різання. Одержала подальший розвиток і поліпшення математична модель визначення пружних переміщень, що виникають в технологічній системі, та встановлено, що вони залежать, в першу чергу, від методу механічної обробки та його енергоємності. Тому основним шляхом підвищення точності та продуктивності обробки є застосування на фінішних операціях сучасних технологій високошвидкісної лезової обробки замість традиційних технологій шліфування та лезової обробки. На основі узагальнення аналітичного опису пружного переміщення при шліфуванні та лезовій обробці із урахуванням енергоємності проведено порівняння величин пружного переміщення для різних технологій механічної обробки, що дозволило вибрати найбільш ефективні варіанти високоточної та високопродуктивної фінішної обробки. Так, теоретично й експериментально обґрунтовано ефективність застосування технології високошвидкісного розточування отворів замість традиційної технології координатного внутрішнього шліфування із метою підвищення точності та продуктивності обробки. Це пов’язано, головним чином, із можливістю зменшення енергоємності обробки при високошвидкісному розточуванні отворів. В цьому випадку максимальна температура різання менше температури плавлення оброблюваного матеріалу. Тому з'являється можливість підвищення продуктивності обробки фактично без збільшення температури різання, оскільки вона незначно відрізняється від максимальної температури різання. При шліфуванні цього домогтися неможливо, оскільки максимальна температура різання завжди більше температури плавлення оброблюваного матеріалу. На цій основі створено методологію розроблення та впровадження у виробництво ефективних технологічних процесів лезової обробки із застосуванням сучасних високообертових металорізальних верстатів із ЧПУ типу ''обробний центр'' та різальних лезових твердосплавних і керамічних інструментів зі зносостійкими покриттями закордонного виробництва. Показано, що вони дозволяють до 10 разів і більше знизити енергоємність і підвищити продуктивність обробки при забезпеченні високих показників якості та точності оброблюваних поверхонь порівняно із шліфуванням. Це дозволило до 10 разів знизити трудомісткість обробки і до 200 разів розширити номенклатуру виробництва складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості в умовах дрібносерійного і штучного виробництва із забезпеченням її високої якості та конкурентоспроможності. Розроблено методики розрахунку раціональних структур і параметрів технологічних процесів механічної обробки складнопрофільної формуючої оснастки, що дозволило визначити раціональні режими різання та характеристики різальних інструментів, які забезпечують значне підвищення продуктивності обробки для заданих значень температури та сили різання. Розроблені технологічні процеси механічної обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості впроваджено в основне виробництво ТОВ ''Імперія металів'' із економічним ефектом 3,86 млн гривен, що дозволило забезпечити виготовлення високоякісної складнопрофільної формуючої оснастки для підприємств харчової промисловості Міністерства аграрної політики та продовольства України.
Основи технологічної підготовки процесів виготовлення складних виробів при матеріалізації 3D-моделей адитивними методами.
(2024) Гаращенко, Ярослав Миколайович
Дисертацію присвячено розробці основ і системи технологічної підготовки процесів виготовлення складних виробів при матеріалізації 3D-моделей шляхом їх пошарової побудови та підвищення ефективності адитивних методів на базі об’єктно-орієнтованої методології статистичного аналізу геометричних даних. У роботі запропоновано нову концепцію технологічної підготовки отримання складних виробів адитивними методами, в рамках якої вирішуються основні задачі - структурна оборотна декомпозиція, раціональна орієнтація і розміщення виробу в робочому просторі пошарової побудови та формування набору шарів на базі єдиної методології статистичного аналізу полігональної, воксельної та пошарової моделей виробу. Аналіз полігональної 3D-моделі виконується для попередньої оцінки геометричної складності з метою визначення технологічності виробу та прийняття рішення щодо стратегії виготовлення. Аналіз воксельної 3D-моделі для попередньої та поетапної оцінки просторового розподілу матеріалу виробу з метою ефективної реалізації. The dissertation is devoted to the development of the foundations and system of technological preparation of the manufacturing processes of complex products during the materialization of 3D models through their layered building and increasing the efficiency of additive methods based on the object-oriented methodology of statistical analysis of geometric data. The work proposes a new oncept of technological preparation for obtaining complex products by additive methods, within which the main tasks are solved - structural reversible ecomposition, rational orientation, and placement of the product in the workpace and formation of a set of layers based on a unified methodology of statistical analysis of polygonal, voxel and layered models’ product. The analysis of the polygonal 3D model is performed for the preliminary assessment of the geometric the manufacturability of the product and to make a decision on the manufacturing strategy. Analysis of the voxel 3D model for the preliminary and step-by-step assessment of the spatial distribution of the material of the product to effectively implement technological preparation. Analysis of the layered model for the final evaluation of the effectiveness of the use of the additive method.
Повышение качества концевого фрезерования тонкостенных элементов деталей путем применения специальных технологических сред
(Запорожский национальный технический университет, 2016) Гермашев, Антон Игоревич
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертационная работа посвящена выявлению основных закономерностей влияния специальных технологических сред на изменение свойств упругой системы тонкостенной детали для повышения ее виброустойчивости, точности и качества обработки, а также разработке технологии эффективного применения специальных сред в производстве для фрезерования моноколес ГТД. Разработанное устройство и методика для измерения эффективности удаления припуска, определения точности и качества обработанной поверхности при фрезеровании тонкостенной детали позволили установить, что эффективность удаления припуска при фрезеровании тонкостенной детали существенно зависит не только от статических и динамических свойств упругой системы детали, но и от скорости вращения инструмента и направления подачи (встречное или попутное). С увеличением скорости изменяются условия возбуждения вибраций, увеличивается эффективность удаления припуска, особенно при встречном фрезеровании. Разработана новая технология эффективного применения специальных технологических сред на производстве (технология заливки) для фрезерования лопаток моноколес ГТД. Технология заливки была испытана при моделировании всего цикла обработки моноколеса на экспериментальном стенде. Положительный эффект, в сравнении с заводским вариантом использования технологической среды, был получен при моделировании обработки всех лопаток, кроме последней. При испытании данной технологии в производстве было также установлено существенное повышение виброустойчивости процесса обработки и качества обработанной поверхности. В связи с этим разработаны рекомендации по внедрению данной технологии в технологический процесс изготовления моноколес ГТД, форма для заливки моноколеса вне рабочей зоны станка и конструкция инструмента для фрезерования деталей, окруженных технологическими средами, позволяющая удалять излишки технологической среды, которые находятся на пути движения инструмента.
Підвищення ефективності виготовлення деталей пружних муфт
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Думанчук, Михайло Юрійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі захисту поверхонь деталей пружних муфт (ПМ) від фретингового зношування з метою підвищення довговічності виробу в цілому. У вступі обґрунтовано актуальність теми роботи. Визначено мету і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення якості поверхневих шарів деталей пружної муфти і їх елементів, шляхом спрямованого вибору найбільш перспективних технологічних методів їх формування з урахуванням існуючих аналогів, досвіду промисловості й рекомендацій у вітчизняній і закордонній літературі. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання: - розробити систему спрямованого вибору технології, що забезпечує необхідні параметри якості поверхневих шарів деталей ПМ; - провести аналіз існуючих вітчизняних і закордонних методів захисту деталей машин від зношування і на його підставі удосконалити методи підвищення якості поверхонь сполучення "півмуфта-вал", гнучких елементів і кріпильних деталей від фретинг-корозії (Ф-К); - провести аналіз напружено-деформованого стану гнучких елементів пружної муфти, з метою отримання їх геометричних та деформаційних параметрів осередку деформації; - розробити процедуру вибору раціональної технології забезпечення необхідних експлуатаційних властивостей робочих поверхонь деталей ПМ, що дозволяє створити мінімізований за критерієм собівартості з урахуванням екологічної безпечності технологічний процес нанесення функціональних покриттів. - провести розрахунки економічної ефективності розробленої технології підвищення довговічності ПМ і впровадити її у виробництво. Об'єкт дослідження – технологічні процеси формування захисних покрить поверхневих шарів стальних деталей машин від Ф-К. Предмет дослідження – закономірності утворення захисних покрить поверхневих шарів стальних деталей ПМ, які утворюють конструктивно різні трибоспряження, від Ф-К. У першому розділі виконаний аналіз проблем підвищення зносостійкості деталей ПМ. Наведено загальні відомості про пружні муфти, розглянуті їхні конструктивні особливості, галузі застосування, матеріали і види руйнувань. Розглянуто технологічні методи підвищення зносостійкості робочих поверхонь деталей ПМ. У другому розділі були розроблені система й критерії спрямованого вибору технології забезпечення необхідної якості поверхонь деталей ПМ шляхом аналізу і синтезу існуючих аналогів, досвіду промисловості та рекомендацій у вітчизняній і зарубіжній літературі. Показано, що термін експлуатації ПМ лімітується довговічністю пакета ГЕ, яка в свою чергу визначається фретингостійкістю (Ф-С) окремих пластин. Встановлено три стадії руйнування ГЕ. Створено математичну модель їх фретингового зносу. В третьому розділі виконано аналіз напружено-деформованого стану ГЕ пружної муфти. Проведено оцінку сили тиску між пластинами і відносні зміщення контактуючих точок при передачі муфтою навантаження, які є однією з причин Ф-К. Проведений аналіз напружено-деформованого стану пакету гнучких елементів дозволив визначити основні чинники, що впливають на контактний тиск між пластинами, величини енергетичних втрат на тертя та деформацію пакета. Встановлено, що основними чинниками, що зумовлюють знос пластин внаслідок тертя, є згинаючі сили, викликані неточністю з'єднуваних муфтою валів і поздовжньо-поперечним згином від колової сили. На підставі проведених досліджень сформульовані рекомендації щодо підвищення фретингостійкості ГЕ. У четвертому розділі приведені результати дослідження параметрів якості деталей ПМ. Досліджено вплив амплітуди й частоти деформації ГЕ, на Ф-К. Для підвищення стійкості ГЕ від Ф-К запропоновано новий спосіб. Його особливістю є те, що перед складанням на поверхні сполучених пластин наносять МММ, який складається з парафіну, порошків міді та дисульфіду молібдену. Встановлено, що найбільш раціональним процентним вмістом металоплакуючих присадок, є 5-25 вагових відсотків. З метою реалізації способу захисту пресового з'єднання від Ф-К, на контактуючі поверхні деталей сполучення "півмуфта-вал" запропоновано поетапне нанесення комбінованого електроіскрового покриття. Проведено дослідження впливу епіламування на фретингостійкість кріпильних деталей ПМ. У п'ятому розділі наведено дані про промислове впровадження результатів дослідження. Визначено вплив способів підвищення якості поверхонь деталей на механічні властивості їх матеріалів. Виконано розрахунки критеріїв рівняння зношування ГЕ пружної муфти при Ф-К. Отримані результати дозволяють прогнозувати їх довговічність в умовах промислової експлуатації. Запропонована процедура вибору раціональної технології забезпечення необхідних експлуатаційних властивостей робочих поверхонь деталей ПМ, що дозволяє створити мінімізований за критерієм собівартості технологічний процес нанесення функціональних покриттів. Розроблені технологічні методи підвищення якості поверхневих шарів деталей трибоспряжень ПМ позитивно відрізняються екологічною безпекою, низькою собівартістю, енергозбереженням, що лягли в основу створення нової технології. Наукова новизна одержаних результатів: 1. Вперше розроблена система цілеспрямованого вибору технології виготовлення ПМ роторних машин, що дозволяє формувати контактуючі поверхні деталей трибоспряжень: "вал-півмуфта", гнучких елементів і кріпильних деталей із заданими експлуатаційними властивостями. 2. Вперше запропонована фізично обґрунтована математична модель (рівняння зношування) процесу зношування ГЕ пружної муфти при Ф-К, що дозволяє по роботі тертя визначати зношування, виражене зміною шорсткості поверхні. 3. Одержала подальший розвиток методика визначення констант рівняння зношування при Ф-К поверхонь тертя ГЕ, які можуть служити критеріями для вибору раціональних технологій підвищення якості їх поверхневих шарів. 4. Вперше на підставі проведених досліджень напружено-деформованого стану гнучких елементів муфти типу МСК, вирішено задачу про їх поздовжньо-поперечний згин, а також дана порівняльна оцінка їх прогинів від поздовжньо-поперечного згину і сили, зумовленої неспіввісністю з'єднаних валів. Практичне значення отриманих результатів полягає у розробці технологій підвищення якості поверхневих шарів деталей пружних муфт і їх елементів, яка практично реалізована в виробництво з річним економічним ефектом 477 тис. грн.
Підвищення ефективності виготовлення деталей пружних муфт
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Думанчук, Михайло Юрійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі захисту поверхонь деталей пружних муфт (ПМ) від фретингового зношування з метою підвищення довговічності виробу в цілому. На підставі вивчення умов роботи та видів зношування поверхонь деталей ПМ та їх елементів, аналізу існуючих конструкційних і технологічних методів підвищення параметрів їх якості розроблено систему спрямованого вибору поверхневих шарів деталей ПМ з потрібними властивостями. Створено математичну модель їх фретингового зносу. Проведений аналіз напружено-деформованого стану пакету гнучких елементів дозволив визначити основні чинники, що впливають на контактний тиск між пластинами, величини енергетичних втрат на тертя та деформацію пакета. Запропонована процедура вибору раціональної технології забезпечення необхідних експлуатаційних властивостей робочих поверхонь деталей ПМ, що дозволяє створити мінімізований за критерієм собівартості технологічний процес нанесення функціональних покриттів. Розроблені технологічні методи підвищення якості поверхневих шарів деталей трибоспряжень ПМ позитивно відрізняються екологічною безпекою, низькою собівартістю, енергозбереженням, що лягли в основу створення нової технології, яка практично реалізована в виробництво з річним економічним ефектом 477 тис. грн.
Підвищення ефективності виготовлення елементів торцевих імпульсних ущільнень турбомашин нанесенням функціональних покриттів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Жуков, Олексій Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної задачі забезпечення працездатності торцевих імпульсних ущільнень (ТІУ) турбомашин шляхом удосконалення технології виготовлення кілець із композиційних матеріалів, що поєднують у собі механічну міцність основи та захисні властивості покриттів. Проведено аналіз технології виготовлення й особливостей експлуатації ТІУ, з метою пошуку технологічних методів, які дозволяють створювати на підкладках зі сталей і сплавів функціональні покриття із заданими експлуатаційними властивостями. Розроблено методику спрямованого вибору технології забезпечення необхідної якості робочих поверхонь кілець ТІУ залежно від умов роботи ущільнення й властивостей навколишнього середовища. Удосконалено технологію виготовлення елементів ТІУ, які працюють в агресивних середовищах і виготовляються зі сталевих, нікелевих та бронзових сплавів, за рахунок застосування енергоефективних та екологічно чистих методів, альтернативних хіміко-термічній обробці. Розроблено новий метод збільшення товщини шару підвищеної твердості шляхом формування на попередньо зміцнених методом цементації електроерозійним легуванням торцевих поверхнях кілець ТІУ комбінованих електроерозійних покриттів. Проведено трибологічні дослідження та дослідження параметрів якості поверхневих шарів, сформованих методом іонного азотування, конденсованого іонного бомбардування та карбонітрацією. Розроблено метод зниження фретинг-корозії для контактуючих поверхонь ущільнювальних елементів ТІУ. Розроблено технологічні рекомендації виготовлення ТІУ залежно від умов роботи та перекачуваного середовища. Економічний ефект від впровадження основних положень роботи у виробництво становить 450 тис. грн.
Підвищення ефективності виготовлення елементів торцевих імпульсних ущільнень турбомашин нанесенням функціональних покриттів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Жуков, Олексій Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Об’єкт дослідження – технологічний процес формування функціональних покриттів на поверхні елементів торцевих імпульсних ущільнень турбомашин. Предмет дослідження – закономірності технологічного процесу формоутворення поверхні із заданими експлуатаційними властивостями, що забезпечують необхідну якість (довговічність, зносостійкість, працездатність) торцевих імпульсних ущільнень турбомашин. Метою дослідження є забезпечення працездатності торцевих імпульсних ущільнень (ТІУ) турбомашин шляхом виготовлення кілець із композиційних матеріалів, що поєднують у собі механічну міцність основи й захисні властивості покриттів, підвищують зносостійкість торцевих поверхонь кілець, герметичність і захист елементів вторинного ущільнення від фретинг-корозії. Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні задачі: − Провести аналіз технології виготовлення й особливостей експлуатації ТІУ. − Розробити методику спрямованого вибору технології забезпечення необхідної якості робочих поверхонь кілець ТІУ залежно від умов роботи ущільнення й властивостей навколишнього середовища. − Удосконалити метод електроерозійного легування (ЕЕЛ) для здійснення процесів сульфідування й сульфоцементації енергоефективними й екологічно чистими методами, альтернативними хіміко-термічній обробці. − Розробити новий метод збільшення товщини шару підвищеної твердості шляхом формування на попередньо зміцнених цементацією методом ЕЕЛ торцевих поверхнях кілець ТІУ комбінованих електроерозійних покриттів; − Провести дослідження якісних параметрів поверхневих шарів, сформованих методом іонного азотування, конденсованого іонного бомбардування та карбонітрацією. − Розробити метод зниження фретинг-процесу для контактуючих поверхонь ущільнювальних елементів ТІУ. − Розробити технологічні рекомендації виготовлення ТІУ залежно від умов роботи та перекачуваного середовища. − Упровадити результати досліджень у практику виготовлення ТІУ турбомашин. У вступі обґрунтований вибір теми дисертації та наукових завдань, сформульовані мета й завдання дослідження, визначені наукова новизна й практичне значення одержаних результатів, а також наведена інформація про апробацію, структуру та обсяг роботи. У першому розділі виконано аналіз проблем підвищення якості елементів ТІУ. Наведено загальні відомості про торцеві ущільнення, розглянуті їх конструктивні особливості, галузі застосування, матеріали і види руйнувань. Досліджено технологічні методи підвищення якості робочих поверхонь ТІУ. Все це дозволило сформулювати мету й завдання дисертації. У другому розділі на основі теоретичного розгляду вимог до якості функціональних покриттів робочих поверхонь деталей роторних машин були розроблені система й критерії спрямованого вибору технології забезпечення необхідної якості робочих поверхонь кілець ТІУ шляхом аналізу і синтезу існуючих аналогів, досвіду промисловості та рекомендацій у вітчизняній і зарубіжній літературі. Система спрямованого вибору технології забезпечення необхідної якості робочих поверхонь кілець ТІУ охоплює весь їх життєвий цикл, що включає матеріал кілець та їх елементів, технологію їх виготовлення, технологію ремонту та ін. Всі вони розглядаються через спеціальні методи спрямованого вибору. До того ж враховується вплив обраних методів один на одного, який у кінцевому підсумку буде позначатися на якості виробу. Варіанти реалізації технологій, що задовольняють рішення були подані орієнтованим графом, вузлами якого є етапи розв’язання задачі, а ребрами – трудомісткість їх розв’язання (технологічна собівартість). Результат пошуку зводиться до розв’язання задачі цілочислового програмування комбінаторного виду, в якій розв’язок шукають на кінцевій множині можливих значень змінних. Як метод оптимізації використовували комбінаторний метод «гілок і меж». Результатом спрямованого вибору технології, що забезпечує необхідні експлуатаційні властивості робочих поверхонь торцевих імпульсних ущільнень, обирався мінімізований за критерієм собівартості технологічний процес формування функціональних покриттів. Третій розділ присвячений методиці експериментальних досліджень впливу різних технологій на якість поверхонь елементів ТІУ. Були розглянуті особливості технології електроерозійного легування (ЕЕЛ) при обробці поверхонь елементів ТІУ. Подано результати досліджень процесу обробки торцевих поверхонь ТІУ іонним азотуванням, конденсованим іонним бомбардуванням, карбонітрацією. Наведена методика досліджень трибологічних властивостей елементів ТІУ, виготовлених різними способами. Подано методику дослідження впливу способів виготовлення кілець ТІУ на механічні властивості. Наведені стендові випробування газового торцевого імпульсного ущільнення. У четвертому розділі наведені результати експериментальних досліджень підвищення якості робочих поверхонь елементів ТІУ сформованих різними методами. Розглянуті питання підвищення якості поверхні кілець ТІУ методом ЕЕЛ, іонного азотування, конденсованого іонного бомбардування, карбонітрації. Підвищення зносостійкості робочих поверхонь вуса та втулки. Подані результати досліджень нових технологій сульфідування та сульфоцементаціі реалізованих на базі методу ЕЕЛ. Наведений аналіз особливостей методів, що застосовуються для підвищення якості елементів ТІУ. У п’ятому розділі наведені результати дослідження впливу способів підвищення якості елементів ТІУ на механічні властивості. Подано результати порівняльних трибологічних випробувань поверхонь ковзання ТІУ, сформованих різними методами. Наведені результати впливу припрацювальних покриттів на трибологічні властивості поверхонь ковзання ТІУ, результати досліджень зносостійкості контактуючих поверхонь деталей пар тертя ТІУ. Розроблені технологічні рекомендації спрямованого вибору найкращого матеріалу кілець ТІУ і технологій підвищення їх якості. Згідно з розробленою методикою спрямованого вибору, виходячи з експлуатаційних властивостей функціональних покриттів і показників якості поверхні, таких як: шорсткість, мікротвердість, зносостійкість, мікроструктура поверхневого шару, які необхідно забезпечити, відбувається спрямований вибір технологічних методів, якими можна вирішити поставлену задачу. До того ж критерієм вибору є мінімальна технологічна собівартість реалізації інтегрованої технології в умовах конкретного підприємства. Практична корисність розробленої методики представлена технологічними рекомендаціями, наведеними у зведеній таблиці. Ця таблиця містить механічні й триботехнічні властивості функціонального покриття, а також інформацію про інтегровану технологію, що дозволяє забезпечити ці властивості. Здійснені натурні випробування імпульсного газового торцевого ущільнення для компресора вуглекислого газу. Відповідно до поставленої мети та задач у роботі отримані наступні результати: 1. Аналіз технології виготовлення й експлуатації ТІУ засвідчив, що резервом зниження собівартості й підвищення якості ТІУ можуть бути технологічні методи ЕЕЛ, ЦЕЕЛ, ІА, КІБ, КН та ін., що дозволяють створювати на підкладках зі сталей і сплавів композиційні матеріали, що поєднують захисні властивості покриттів із механічною міцністю основи. 2. На підставі теоретичних досліджень розроблена формалізована методика визначення раціонального варіанта технології виготовлення елементів ТІУ, яка відрізняється тим, що кожному варіанту відповідає план реалізації можливих комбінацій рішень, мінімізований за трудомісткістю виконання. Розроблено модель синтезу інтегрованої технології, що враховує умови експлуатації ТІУ, фізичні принципи роботи устаткування та дозволяє відповідно до технологічних обмежень формувати функціональні покриття на робочих поверхнях елементів ТІУ. Проведені дослідження були передумовами для створення системи спрямованого вибору технології виготовлення ТІУ турбомашин, що дозволяє формувати робочі поверхні кілець ТІУ, а також контактуючої поверхні вторинного ущільнення й захисної втулки із заданими експлуатаційними властивостями. 3. Набув подальшого розвитку метод ЕЕЛ для здійснення процесів сульфідування й сульфоцементації, застосовуваних для запобігання схоплюванню й зміцненню контактуючих поверхонь ТІУ. 4. Визначено, що для зміцнення сталевих кілець ТІУ методом ЕЕЛ найкращим є КЕП складу ВК8 + Cu + ВК8, нікелевих сплавів – ВК8 + ВК8 + Cu і ВК8 + ВК8 + Ni, а для берилієвої бронзи – хром. Водночас товщину зони підвищеної твердості можна збільшити за рахунок попередньої ЦЕЕЛ. 5. Установлено, що при зміцненні методом ІА, сталі 40Х і 38Х2МЮА товщина зміцненого шару досягає 250 і 500 мкм, а мікротвердість – 8 820 і 9 950 МПа відповідно. Найбільша товщина 250 мкм і мікротвердість зміцненого шару 11 190 МПа, при ІА сталі 40Х належать комбінованому способу зміцнення ІА + ЦЕЕЛ. При зміцненні зразків зі сталі 12Х18Н10Т і Р6М5 методом КІБ товщина покриттів становить ~ 2–3 мкм, мікротвердість основи відповідно для сталі Р6М5 і 12Х18Н10Т становить ~ 6,8 і ~ 2,5 ГПа, а покриття – ~ 18 і 14,5 ГПа. При зміцненні зразків зі сталі 38Х2МЮА методом КН формуються поверхневі шари товщиною до 0,5 мм і мікротвердістю ≥ 10 000 МПа. 6. Запропоновано новий спосіб зниження фретинг-корозії контактуючих поверхонь вторинного ущільнення, виготовлених зі сплаву ХН58МБЮД або БрБ2, за якого перед ЦЕЕЛ на одну поверхню сплаву ХН58МБЮД методом ЕЕЛ наносять покриття з міді або нікелю, а на іншу – з міді. Відповідно до іншого способу перед ЦЕЕЛ на одну з контактуючих поверхонь із бронзи БрБ2 наносять покриття з міді. 7. Розроблено технологічні рекомендації виготовлення ТІУ, адаптовані до умов їх роботи. Аналіз поданих даних дозволяє в першому наближенні вибрати найбільш кращий матеріал для їх виготовлення, а також метод підвищення якості їх елементів. Використання в парах тертя припрацьовувальних КЕП сприяє зниженню сили й коефіцієнта тертя. Дослідження показало, що кільця із застосованих матеріалів мають низький, середній і високий параметри PV і їх можна застосовувати в I, II і III категоріях ущільнень. 8. Результати дисертаційної роботи впроваджені на двох підприємствах та в навчальному процесі Наукова новизна одержаних результатів: 1. Вперше розроблена система спрямованого вибору технології виготовлення ТІУ турбомашин, що дозволяє формувати робочі поверхні кілець, а також контактуючі поверхні вторинного ущільнення та захисної втулки із заданими експлуатаційними властивостями. 2. Набула подальшого розвитку технологія ЕЕЛ елементів ТІУ, які працюють в агресивних середовищах і виготовляються зі сталевих, нікелевих та бронзових сплавів, що дозволило формувати торцеві поверхні кілець і контактуючі поверхні вторинного ущільнення з необхідними експлуатаційними характеристиками. 3. Доведена доцільність нанесення на робочі поверхні сталевих кілець і кілець із нікелевих сплавів ТІУ багатошарових комбінованих електроерозійних покриттів, сформованих відповідно послідовностями ВК8 + Сu + ВК8 і ВК8 + ВК8 + Сu та цементації методом ЕЕЛ, що збільшує товщину шару підвищеної твердості. 4. Обґрунтована доцільність застосування технології сульфідування та сульфоцементації, здійснюваних у практиці зміцнення сталевих поверхонь хіміко-термічнною обробкою, альтернативними, екологічно чистими та більш енергоефективними методами ЕЕЛ. 5. Дістав подальшого розвитку взаємозв’язок між технологічними методами формування покриттів, що забезпечують підвищення зносостійкості торцевих поверхонь кілець, та експлуатаційними характеристиками ТІУ. Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці технологічних рекомендацій по виготовленню елементів ТІУ, адаптованих до умов роботи насосних та турбокомпресорних агрегатів та перекачуваного середовища. Аналіз поданих даних дозволяє в першому наближенні вибрати найбільш кращий матеріал для їх виготовлення, а також метод підвищення якості їх елементів.