2023 № 1 Машинознавство та САПР

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/66170

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 15

Забезпечення точності при обробці об'єктів важкого машинобудування портативними верстатами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Яковенко, Ігор Едуардович; Пермяков, Олександр Анатолійович; Басова, Євгенія Володимирівна; Котляр, Олексій Віталійович; Руденко, Олексій Олексійович
Проаналізовано основні компонувальні особливості портативних верстатів відносно до стаціонарних верстатів різних груп. Встановлено перспективи та ринкові тенденції, які вказують на поступове зростання використання обладнання даного класу при вирішенні завдань ремонту та модернізації різних об'єктів важкого та енергетичного машинобудування, а також у звичайному машинобудівному виробництві. Встановлено основні причини, що впливають на точність формоутворення поверхні при обробці портативними верстатами як з боку компонувальної структури обладнання, так і з боку технологічних параметрів процесу формоутворення. Розглянуто питання взаємозв'язку компонувальних рішень зі схемою базування портативного верстата на об'єкті обробки та кінематичною схемою формоутворення. На підставі цього взаємозв'язку встановлено та проаналізовано фактори, що впливають на точність формоутворення, що стало основою запропонованого методу управління точністю на ранніх етапах створення портативних верстатів, а саме за рахунок використання агрегатномодульного принципу компонування обладнання на етапі проєктування портативних верстатів. На підставі проведених досліджень запропоновано методику проєктування портативних верстатів, що забезпечує управління точністю обробки, компонування яких засноване на агрегатно-модульному принципі з використанням паспортизації технологічних модулів.
Вплив складу синтезованого газу на процес згоряння суміші у двигуні внутрішнього згоряння
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Хрібік, Андрей; Полоні, Маріан; Магдолен, Любош; Майкут, Андрей; Протасов, Роман
Стаття присвячена застосуванню низькоенергетичного синтезованого газу (синтез-газу) в якості палива для двигунів внутрішнього згоряння, які у свою чергу передають механічну енергію до когенераційної установки (комбінованого виробництва тепла та електроенергії). Подібні енергетичні установки дозволяють досягти високих значень сумарного ефективного ККД при використанні звичайного двигуна внутрішнього згоряння з іскровим запаленням. Аналізовані синтез-гази можуть бути отримані методом газифікації побутових відходів з доступом до повітря. Досліджено вплив складу компонентів синтезованого газу на внутрішні параметри двигуна внутрішнього згоряння. Процес подачі палива до двигуна керувався стандартним блоком з підключенням до нього декількох датчиків в камері згоряння та випускному колекторі. Робота двигуна на всіх сумішах синтез-газів порівнювалася з роботою на чистому метані. Аналіз показує, що падіння показників ефективності у вигляді індикаторного середнього ефективного тиску коливається від 10% до 40% порівняно з роботою на чистій метановій суміші. Зі збільшенням частки водню в синтезованому газі збільшується жорсткість ходу двигуна, а також швидкість тепловиділення. При вмісті в синтез-газі високої частки монооксиду вуглецю жорсткість ходу двигуна була найнижча. Представлені результати дозволяють аналізувати процеси, які відбуваються в двигуні внутрішнього згоряння, а також вплив складових синтезованого газу, виробленого з відновлюваних джерел енергії. Це дозволить налаштувати процес виробництва газу таким чином, щоб досягти якомога найвищих енергетичних та економічних показників його утилізації в когенераційній установці.
Інтегрована розрахункова-експериментальна технологія аналізу контактної взаємодії з урахуванням пружного проміжного шару
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Миколайович; Гречка, Ірина Павлівна; Ткачук, Микола Анатолійович; Сєриков, Володимир Іванович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Ганна Володимирівна; Клочков, Ілля Євгенович; Цендра, Георгій Вікторович; Шевченко, Андрій Валерійович; Киричук, Владислав Владиславович; Фрізюк, Дмитро Олександрович
У роботі міститься вирішення актуальної наукової проблеми механіки деформівного твердого тіла. Ця проблема полягає у створенні теоретичних основ розрахунково-експериментального дослідження контактної взаємодії складнопрофільних тіл. Розроблені підходи, методи і моделі для дослідження контактної взаємодії цих складнопрофільних тіл із урахуванням мікромеханічних властивостей поверхневих і проміжних шарів, які визначають їхню локальну контактну нелінійну жорсткість. Установлені якісно нові закономірності впливу на розподіл контактного тиску профілю контактуючих тіл та властивостей проміжного шару. Із застосуванням створених методів, моделей та засобів досліджень розв’язано низку модельних та прикладних задач. Установлено, що область контакту може змінювати форму і розміри при варіюванні геометричної форми контактуючих тіл, властивостей матеріалів проміжних шарів та рівня навантажень. Ця область може бути однозв'язною або багатозв'язною. Також може змінюватися характер розподілу контактного тиску. Його максимальні рівні можуть досягатися або у центральній частині області контакту, або ближче до периферії.
Аналіз нелінійних жорсткісних характеристик пружних опор компресора нагнітача повітря
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Анатолійович; Шуть, Олександр Юрійович; Ліпейко, Андрій Іванович; Овчаров, Єгор Миколайович; Цимбал, Ганна Іванівна; Вейлер, Володимир Сергійович; Клочков, Ілля Євгенович; Кислиця, Денис Валерійович
Вібрації роторних систем значною мірою визначаються пружними характеристиками опор. У загальному випадку залежність переміщень від сили для таких опор є нелінійною. Це стосується підшипникових опор різних типів. Крім підшипників, у опорах роторних систем застосовуються також пружні елементи. Вони призначені для зміни загальної жорсткості опор. У роботі проаналізовано радіальну жорсткість гнучких кільцевих демпферів, що використовуються в опорах ротора. Для цього запропоновано два основних підходи. Перший – це звичайне моделювання цієї проблеми контактної механіки методом скінченних елементів. Другий – це аналітичний метод, який можна використовувати як альтернативу дорогим чисельним обчисленням. Цей метод базується на принципі мінімальної додаткової енергії. Розроблено спеціальне варіаційне формулювання в закритій формі із використанням балкової апроксимації Ейлера-Бернуллі для пружного кільця та спрощеної моделі нормального контакту на фланцях кільця. Було показано, що поверхневі допуски деталей мають істотний вплив на радіальний відгук гнучкого кільця, який може стати нелінійним. Щільне прилягання кільця з обох сторін робить його значно жорсткішим, а нещільне прилягання призводить до вільного руху ротора та значно слабкішого гасіння його руху. Обидва методи дали результати, які узгоджуються для розглянутих випадків. За рахунок варіювання їх конструктивних параметрів можливе відлаштування від критичних режимів роботи роторних систем.
Технологія формоутворення та аналізу контактної взаємодії деталей машин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Пінчук, Наталія Володимирівна; Третяк, Владислав Володимирович; Дьоміна, Наталя Анатоліївна; Волошина, Ірина Олександрівна
Елементи трансмісій та інших конструкцій у багатьох випадках мають складну форму контактуючих поверхонь. З одного боку, ця форма визначається з кінематичних умов тобто мається на увазі передача руху між елементами конструкцій. З іншого боку, існує обмеження щодо міцності. Зокрема, це змушує створювати контактуючі поверхні близької форми. У результаті виникає зв'язана задача синтезу геометричної форми та аналізу кінематичної взаємодії складнопрофільних тіл. Для цього розроблено загальний підхід, що дає можливість цілеспрямовано варіювати форму контактуючих тіл. При цьому варійована геометрична форма апроксимується якісними призматичними скінченними елементами. Для цього формується топологічно регулярна сітка скінченних елементів. У результаті забезпечується можливість управляти побудовою досліджуваних об'єктів, а також здійснювати багатоваріанті розрахунки в автоматизованому режимі. Відповідно, цей масив інформації стає основою для установлення закономірностей впливу різних чинників на напружено-деформований стан контактуючих тіл. Це також дає можливість формування рекомендацій стосовно обґрунтування прогресивних технічних рішень вузлів, які поєднують окремі елементи конструкцій. Отже, забезпечуються і функціональні властивості цих вузлів, і обмеження, наприклад, за міцністю та довговічністю. На прикладі двопараметричних передач проілюстровано застосування та ефективність розроблених методів і моделей. Підтверджено відповідність результатів, отриманих різними методами.
Розрахунково-експериментальне дослідження напружено-деформованого стану елементів технологічних систем методами скінченних елементів та голографічної інтерферометрії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Анатолійович; Саверська, Марія Сергіївна; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Миколайович; Куценко, Сергій Володимирович; Ткачук, Ганна Володимирівна; Клочков, Ілля Євгенович; Пінчук, Наталія Володимирівна; Кохановська, Ольга Владиславівна; Жадан, Юлія Володимирівна; Марусенко, Світлана Іванівна; Храмцова, Ірина Яківна; Бондаренко, Людмила Миколаївна; Цимбал, Ганна Іванівна; Александров, Єгор Олександрович; Сопрунов, Ігор Анатолійович
У роботі описані розрахунково-експериментальні дослідження напружено-деформованого стану елементів технологічних систем. На прикладі переналагоджувальних верстатних пристосувань лещатного типу визначено розподіл переміщень окремих поверхонь. У ході експериментальних досліджень нормальні переміщення визначаються з картини смуг на голограмі. Компоненти вектора переміщень у площині досліджуваних поверхонь визначаються шляхом сканування спекл-інтерферограм. Отримані розподіли компонент переміщень порівнювались із розподілами, які визначені методом скінченних елементів. Підтверджено задовільну збіжність результатів чисельних та експериментальних досліджень. Побудовані розрахункові моделі можуть бути використані для подальших досліджень поведінки корпусів пристосувань лещатного типу при дії комплексу навантажень. Перевагою розробленого варіанту розрахунково-експериментального методу дослідження напружено-деформованого стану є його пряма орієнтація на верифікацію розрахункової моделі. Базовими є результати експериментальних досліджень у вигляді картин інтерференційних смуг. Ці картини описують розподіл полів переміщень точок поверхонь досліджуваних тіл. Із цією картиною, яка отримана на натурному об'єкті, порівнюються картини полів переміщень, які отримані у ході розрахунків із застосуванням методу скінченних елементів. Чисельно розраховані картини видозмінюються залежно від крайових умов, які застосовуються, а також від характеристик скінченно-елементних моделей, які будуються. Для визначення адекватних крайових умов та прийнятних варіантів скінченно-елементних моделей мінімізується функціонал невідповідності полів розподілів переміщень, отриманих, з одного боку, чисельно, а з іншого – експериментально. Така побудова алгоритму верифікації розрахункових моделей продемонструвала свою працездатність та ефективність.
Картини течії газу у високонапірному відцентровому компресорі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Роговий, Андрій Сергійович; Азаров, Андрій Сергійович; Овчаров, Єгор Миколайович; Шудрик, Олександр Леонідович; Толстий, Павло Вячеславович
Розвиток тривимірного моделювання та аналізу течії на основі розв'язання рівнянь Нав'є-Стокса осереднених за Рейнольдсом, дає можливість більш якісно визначити характеристики та параметри течії, але потребує значно більших витрат часу на розрахунок та доведення або верифікацію використаних математичних моделей з метою отримання мінімальних помилок розрахунку. Метою роботи є визначення картин течії газу у високонапірному відцентровому компресорі на основі числових методів розрахунку течії та порівняння інтегральних характеристик роботи з експериментальними даними. Підтверджено адекватність використаної математичної моделі зі зміщенням витратної характеристики на 0,3 кг/с. Тим не менш, максимальне неспівпадіння визначення співвідношення повних тисків дорівнює 8 % у зоні оптимальних значень витрат зі зміщенням за витратою. Максимальна помилка визначення ККД – 9 %. У зоні оптимальних значень за умови зміщення витратної характеристики помилка розрахунку ККД не перевищує 2 %. В розрахунку відбувається зривання характеристики компресора раніше за менших витрат, що приводить до значної помилки розрахунку у цій зоні. Розподіл тисків вздовж лопатей робочого колеса та дифузора показав шляхи оптимізації форми лопаті для збільшення ефективності роботи компресора: відбувається перехрещення ліній розподілів для оптимального режиму лопаті ротора; лопать спліттера працює в нормальному режимі, але можна покращити розподіл за рахунок покращення форми лопаті в початковій дільниці; перехрещення ліній розподілу тиску для оптимального режиму показує на недостатньо якісну роботу дифузора, що може бути покращено за рахунок зміни форми лопаті. Для більш якісного математичного опису картин течії в компресорі доцільно використовувати SST-модель турбулентності та більшу кількість елементів. Числовим шляхом побудовано характеристики компресора та визначено інтегральні параметри роботи.
Оцінка стійкості переднього поворотного мосту при усталеному русі тракторного самохідного шасі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Подригало, Михайло Абович; Разарьонов, Леонід Володимирович; Закапко, Олександр Григорович
У відомій науково-технічній літературі недостатньо уваги приділено дослідженню динамічних процесів колісних машин із поворотним переднім мостом. Застосування на самохідному шасі переднього поворотного мосту дає змогу у порівнянні з поворотними направляючими колесами звести до мінімуму момент опору повороту та забезпечити механізоване навішування обладнання. Метою даної роботи є підвищення стійкості прямолінійного усталеного руху самохідного тракторного шасі шляхом створення стабілізуючих моментів на передньому поворотному мосту за рахунок зміщення осі повороту переднього мосту в напрямку поздовжньої осі машини. Досліджено умови стійкості переднього поворотного мосту при дії короткочасних збуджуючих факторів при прямолінійному усталеному русі тракторного самохідного шасі. Збуджуючим фактором може бути зіткнення на дорозі з перешкодою, нерівномірність коефіцієнтів опору руху на лівому та правому колесах переднього мосту. В деякий випадках збуджуючим фактором може бути кутове прискорення та кутова швидкість мосту у площині дороги. Визначена схема навантаження переднього поворотного мосту при дії збуджуючого кутового прискорення. Представлений розрахунок дії збуджуючих факторів на силовий гідроциліндр рульового керування. Визначено стабілізуючий момент, який виникає при зміщенні осі вертикального валу приводу переднього поворотного мосту. Виконано аналіз диференційного рівняння кругового руху переднього мосту, що виявив його стійкість при дії короткочасних збуджуючих сил при прямолінійному усталеному русі самохідного шасі.
Поліпшення маневреності колісного транспортного засобу шляхом вдосконалення способу управління поворотом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Подригало, Михайло Абович; Гармаш, В'ячеслав Петрович; Горєлишев, Станіслав Анатолійович; Баулін, Дмитро Станіславович; Яровой, Геннадій Геннадійович; Сидоренко, Ірина Ігорівна
Дослідженню і вдосконаленню властивостей маневреності, яка є також комплексною (складною) властивістю, присвячено велику кількість наукових робіт і конструкторских розробок. Свого часу необхідність зменшення будівельного об'єму потребувала встановлення поворотних коліс на передньому направляючому мосту автомобіля. Однако при цьому виник додатковий опір руху машини, що обумовлено неспівпаданням траєкторій руху передніх зовнішнього і внутрішнього направляючих коліс з їхніми траєкторіями при ідеальному повороті. Розвиток конструкцій електромобілів і гібридних автомобілів дозволяє забезпечити роздільне керування передніми колесами. Проведено аналіз всього різноманіття показників та критеріїв маневреності загалом та її окремих властивостей. На відміну від інших систематизацій цих показників та критеріїв запропоновано розділити ці показники та критерії на три основні групи. Всі показники та критерії, що використовуються для оцінки маневреності автомобілів, використовуються і для оцінки маневреності колісних тракторів, що мають центр мас, зміщений до задньої осі, і, отже, мають низьку керованість. Силові та енергетичні критерії можуть бути використані при проєктуванні автомобілів та тракторів для забезпечення здатності останніх здійснювати маневр. Крім того, у результаті дослідження удосконалений комбінований способ керування рухом двовісного поворотного візка колісного транспортного засобу за рахунок того, що його поворот здійснюється двома крутними керуючими моментами. Перший з цих крутних керуючих моментів створюється водієм через рульове керування і силовий гідроциліндр. Другий крутний керуючий момент створюється за рахунок різниці крутних моментів на колесах зовнішнього і внутрішнього бортів двовісного поворотного візка. Виконання цих правил регулювання розподілу тягових зусиль між бортами дозволяє подолати опір повороту двовісного поворотного візка і поліпшити якість керування рухом вказаного візка і колісного транспортного засобу.
Розроблення проривних технологій зміцнення елементів турбодетандерних установок
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Моісеєв, Сергій Вікторович; Новіков, Максим Костянтинович; Бурняшев, Аркадій Васильович; Паккі, Гліб Вікторович; Ткачук, Микола Анатолійович; Львов, Геннадій Іванович; Кравченко, Сергій Олександрович; Подрєза, Сергій Михайлович
Робота спрямована на розроблення проривних технологій зміцнення турбодетандерних установок. З цією метою запропоновані нові способи забезпечення міцності найбільш навантажених елементів турбодетандерних установок. Вони передбачають поєднання відомих способів дискретного та континуального зміцнення. Проте при цьому виникає проблема обґрунтування раціональних параметрів та режимів технологічних операцій. Ця проблема викликана тим, що такі комплексні методи зміцнення характеризуються суттєво розширеною множиною варійованих параметрів. У цьому широкому параметричному просторі оптимальний їх набір відрізняється від оптимальних наборів у більш вузьких підпросторах. Для визначення впливу варійованих параметрів на характеристики напружено-деформованого стану контактуючих дискретно-континуально зміцнених тіл здійснено низку досліджень Варіюються форма області зміцнення та властивості матеріалу зміцнених зон. Установлено суттєвий вплив варійованих параметрів на розподіл та рівень контактного тиску та еквівалентних напружень у системі контактуючих тіл. На основі аналізу результатів цих та низки інших досліджень розроблені рекомендації стосовно проєктно-технологічних рішень елементів турбодетандерних установок. На цій базі розроблено низку турбодетандерних установок із підвищеними технічними характеристиками. Забезпечено, зокрема, зростання їхнього ресурсу та ККД.