УДК 621.923.7
\
I. V. Kuzio, V. M. Zakharov, V. M. Korendiy
Lviv Polytechnic National University
MODELLING THE PROCESS OF DRESSING THE LAPS
OF VIBRATORY FINISHING MACHINE
 Kuzio I. V., Zakharov V. M., Korendiy V. M., 2018
https://doi.org/10.23939/istcipa2018.52.032
The purpose of the paper. Substantiation of structure (design), parameters and operation modes of the improved vibratory finishing machine. Analysis of dynamical processes which occur during “lap over lap” dressing. Investigation methodology. Mathematical model of motion of the mechanical system of vibratory finishing machine was developed on the basis of Lagrange differential equations of the second order. For the purpose of describing friction between the working surfaces of the laps, the Coulomb friction model was used. Stiffness parameters of all elastic elements were modeled in accordance with the Hooke’s law. Energy losses in elastic elements during their tension-compression were taken into account by corresponding coefficients of dissipation (damping). Simulation modelling of motion of the machine’s mechanical oscillatory system was carried out in MathCAD software by means of solving the derived differential equations of the system’s motion using the numerical methods of Runge-Kutta. Obtained results. Structural and functional peculiarities of the improved vibratory finishing machine for lapping flat surfaces of cylindric and prismatic parts were considered. Design (calculation) diagram of its mechanical oscillatory system was substantiated and differential equations of motion of oscillating masses were derived. Simulation modelling of the laps’ motion during their dressing was carried out and the correspondence of the obtained results to the input modelling parameters (operation in near-resonance mode with the given oscillation amplitudes) was analyzed. Scientific novelty. For the first time we obtained following results: spatial design (calculation) diagram of mechanical oscillatory system of the improved vibratory finishing machine was proposed; mathematical model of plane-parallel motion of oscillating masses (with circular trajectories of oscillations) was developed; possibilities of performing the laps dressing using “lap over lap” method were substantiated by means of ensuring their circular oscillations. Practical value. The results of the performed investigations can be used during designing new and improving existing structures of vibratory finishing machines for finishing treatment (lapping) of flat surfaces of cylindric and prismatic parts.

Keywords: lap, vibratory finishing machine, inertial parameters, stiffness parameters, resonance, energy dissipation, oscillatory system, plane-parallel motion, circular oscillations.

Література – 15.

В. І. Білобородченко, А. Є. Забранський, С. О. Миронов
Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра зварювального виробництва, діагностики та відновлення металоконструкцій
ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ ТОЧКОВОГО КОНДЕНСАТОРНОГО ЗВАРЮВАННЯ ПЛОЩИННИХ ВИРОБІВ ІЗ СПЛАВУ АМГ-6
 Білобородченко В.І, Забранський А.Є., С.О. Миронов, 2018
https://doi.org/10.23939/istcipa2018.52.003
Мета полягає у конструкторсько-технологічній оптимізації процесу точкового конденсаторного зварювання площинних елементів зі сплаву АМг-6 завтовшки 400мкм. Актуальність полягає у необхідності проведення науково-прикладних досліджень, зумовлена вимогами до зменшення масо-габаритних показників зварних виробів прицезійного приладобудування на основі використання алюмінієвих сплавів малих товщин з одночасною строгою вимогою до збереження їхніх експлуатаційних показників. Проблему можна вирішити переходом до зварювання конденсаторними дозаторами енергії, створеними на основі глибокої модернізації електричної частини існуючого серійного обладнання для контактного мікро¬зварю¬вання імпульсом змінного струму. Останнє потребує крім конструкторського опрацювання також дослідження технологічних аспектів точкового конденсаторного зварювання, особливо коли обмежено кількість регульованих установчих параметрів режиму. Втрата гнучкості регулювання передбачає вибір обґрунтованого критерію оцінювання якості зварювання та базового параметра опису формування якісної зварної точки. Це однозначно дає змогу узгодити установчі параметри машини з плинними показниками процесу зварювання (струм, форма струму, час зварювання) за заданого зусилля стискання електродів.
Методика. Обґрунтування вибору способу руйнівного контролю зварного з’єднання та оцінювання якості за зовнішніми показниками зварної зони виробу. Статистичний аналіз впливу вхідних показників зва¬рюваних деталей. Вибір базового параметра оцінювання процесу формування якісного зварного з’єднання – жорсткість режиму. Розрахунок теплового стану зони зварювання за стандартною моделлю та лінійною моделлю тепловідведення в електроди дає змогу визначити показники форми імпульсу струму та їх часовий розподіл. Визначення установчих параметрів режиму за такими показниками та електричних конструктивних елементів модернізованого устаткування. Експериментальна оптимізація комбінації установчих параметрів машини для забезпечення якісного режиму зварювання. Аналіз моделей впливу установчих параметрів режиму на показники оцінної якості зварного з’єднання. Вибір найефективніших установчих параметрів, що задо¬воль¬няють вимоги на зварне з’єднання та бездефектне (відсутність виплесків) проведення зварювання. Результати. 1.Основним дестабілізуючим фактором, що визначає початкові умови зварювання, є стан поверхневих плівок на деталях. Останній може бути оцінений через розкид мікротвердості (НВ =79,9 16,74 кг/мм2; розкид 21 %) та контактний опір R0 = 18,6 13,8 мОм; розкид ± 67 %; 2. Базовим параметром оптимізації режиму зварювання є критерій жорсткості, за яким можна встановити час зварювання =6мс; 3. З використанням стандартної моделі теплового стану зони зварювання та лінійної моделі формування зварного ядра заданих геометричних розмірів за переважаючого тепловідведення у масу електродів можна розрахувати енергетичний стан зони зварювання та плинні параметри режиму (амплітудне значення струму І=2600А,), а також визначити геометрію імпульсу струму; 4. Використання плинних параметрів режиму та критеріїв подібності, типових для розряду ємності на нерозгалужені ланцюги можна визначити граничні значення установчих параметрів режиму (50≤Ср≤300мкФ,50≤ ≤300) та перевірити придатність конструктивних елементів розрядного контуру модернізованого обладнання для забезпечення заданої форми та параметрів струму зварювання; 5. Представлення відгуків оцінювання якості виробу через сумісне вирішення парної зміни установчих параметрів режиму дає змогу обмежити зону експериментального пошуку їх оптимальних значень за конструктивно накладеної умови незмінності напруги зарядки в усьому діапазоні зміни коефіцієнта трансформації та величини зарядної ємності; 6. Найбільш впливовими та такими, що мають однозначний напрямок дії на оцінку якості зварного з’єднання, є коефіцієнт трансформації та зусилля стискання електродів. Останнє бажане фіксувати незмінним через вплив на початкові умови зони зварювання; 7. Величина зарядної ємності має гостро виражений оптимум, що не дає змоги її ефективного використання як регулюючого параметра для певного конструктивного рішення зарядної частини електричної схеми машини; 8. Між базовим показником міцності зварного з’єднання – діаметром литого ядра та кутом повороту φ0 зварених пластин деталей при вибіркових руйнівних випробовуваннях на кручення існує статистично значущий кореляційний зв’язок, що дає змогу обмежити оцінку якості одним параметром, який не потребує додаткових технологічних операцій з виявлення та визначення характеристик зварного ядра. Наукова новизна. Доведено, що достатньою та необхідною умовою для оптимізації режиму зварювання є встановлення показника його жорсткості. Практична значущість. Спростити розрахунок режимів зварювання і забезпечити, за решти однакових умов, його якісні показники на модернізованому обладнанні.

Ключові слова: алюмінієві сплави, контактне точкове конденсаторне зварювання, теплові моделі, установчі та плинні параметри режиму, оптимізація режимів зварювання, вибір показників якості з’єднання.

Література – 6.

УДК 621

О. С. Ланець1, В. М. Боровець1, І. А. Деревенько2
1Національний університет ”Львівська політехніка”, кафедра механіки та автоматизації машинобудування, Інститут інженерної механіки і транспорту,
2 Вінницький національний аграрний університет, кафедра загальнотехнічних дисциплін та охорони праці, факультет механізації сільського господарства
УТОЧНЕННЯ АНАЛІТИЧНИХ ВИРАЗІВ ДЛЯ ВСТАНОВЛЕННЯ ІНЕРЦІЙНО-ЖОРСТКІСНИХ ПАРАМЕТРІВ ДВОМАСОВИХ РЕЗОНАНСНИХ ВІБРАЦІЙНИХ МАШИН
 Ланець О. С., Боровець В. М., Деревенько І. А., 2018
https://doi.org/10.23939/istcipa2018.52.043
Мета полягає у синтезі інерційно-жорсткісних параметрів двомасових резонансних вібраційних машин з урахуванням взаємовпливу жорсткісних параметрів у коливальних системах. Актуальність. Потреба в цих дослідженнях зумовлена тим, що на роботу вібраційної машини взаємно впливають параметри коливальної системи, основними з яких є інерційні, жорсткісні та силові. Якщо правильно їх розрахувати і реалізувати в конструкції вібраційної машини, вона буде роботоздатною. Неврахування одного виду параметрів спричиняє похибку під час розрахунків. Методика. Уточнюють аналітичні вирази за класичними підходами до лінійних коливальних систем із гармонійним збуренням. Для цього розглядають фізичну модель двомасової резонансної коливальної системи та складають її математичну модель у вигляді системи лінійних диференціальних рівнянь. На основі цього формується розв’язок (значення амплітуд коливань). Невідомими параметрами залишаються жорсткісні, за умови, що інерційні конструктивно задано. Тож, використовуючи детермінант матриці коефіцієнтів при невідомих, проводяться необхідні математичні операції, що задовольняють накладені умови із встановлення жорсткісних параметрів. Результати. Отримано низку аналітичних виразів, в яких врахо¬вано взаємовплив жорсткісних параметрів в системі. Порівняно отримані резуль¬татів згідно з уточненими виразами та класичними аналітичними виразами. Встановлено, що значення запропонованих виразів не суттєво відрізняється від класично визначених, а тому для інже¬нерних розрахунків достатньо використовувати існуючі вирази. Запропоновані вирази є точнішими, а тому їх рекомендується використовувати під час наукових досліджень. Наукова новизна. Вперше вдалось синтезувати аналітичні вирази для встановлення інерційно-жорсткісних параметрів, що дають змогу точніше розраховувати двомасові резонансні коливальні системи. Встановлено, що за правильного вибору резонансних налагоджень у системі взаємовплив жорсткісних параметрів у системі незначний, а тому науково обґрунтовано можна використову¬вати класичні підходи. Практична значущість. Встановлені аналітичні вирази можуть широко застосовуватись під час проектування вібраційного технологічного обладнання. Прозорість виве¬дення та відносна простота запропонованих аналітичних виразів сприяє їх широкому використанню на практиці.

Ключові слова: двомасова коливальна система, інерційно-жорсткісні параметри, вібраційна машина.

Література – 5.

УДК 693.546

В. С. Ловейкін1, К. І. Почка2, Ю. О. Ромасевич1, Ю. В. Ловейкін3
1Національний університет біоресурсів і природокористування України,
2Київський національний університет будівництва і архітектури,
3Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
ДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ МАШИН РОЛИКОВОГО ФОРМУВАННЯ
З УРАХУВАННЯМ ДИСИПАТИВНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
ПРИВОДНИХ МЕХАНІЗМІВ
 Ловейкін В. С., Почка К. І., Ромасевич Ю. О., Ловейкін Ю. В., 2018
https://doi.org/10.23939/istcipa2018.52.072
Мета. Визначення навантажень в елементах роликових формувальних установок з різними приводними механізмами із врахуванням жорсткості та коефіцієнта дисипації передавального механізму. Методика. Об’єктом досліджень обрано роликові формувальні установки з рекупераційним приводним механізмом на два формувальні візки, енергетично врівноваженим приводним механізмом на три формувальні візки та врівноваженим приводним механізмом на чотири формувальні візки. Для кожної з установок розраховано навантаження в елементах їх конструкцій та приводу, отримано залежності для визначення зусилля в шатунах, яке необхідне для приведення в зворотно-поступальний рух формувальних візків, та нормальних реакцій напрямних руху формувальних візків на напрямні ролики залежно від кута повороту кривошипів. Для дослідження навантажень у кожній з установок використано двомасову динамічну модель, в якій враховано силові та інерційні характеристики привідного двигуна і кожного з формувальних візків, жорсткість привідного механізму та його дисипацію. Результати. Для кожної з установок визначено функцію зміни необхідного крутного моменту на привідному валу кривошипів для забезпечення процесу ущільнення виробів з будівельних сумішей із урахуванням дисипації привідного механізму. За середнім значенням моменту сил опору за цикл повороту кривошипів кожної з установок визначено номінальну розрахункову потужність, за якою вибрано електродвигун, підібрано з’єднувальні муфти та редуктор. Використовуючи рівняння Лагранжа другого роду, для роликової формувальної установки з рекупераційним, енергетично врівноваженим та врівноваженим привідними механізмами, представленої двомасовою динамічною моделлю, складено диференціальні рівняння руху. Наукова новизна. В результаті числового експерименту для кожної з установок визначено значення жорсткості привідного механізму, зведеної до осі обертання кривошипів, за якого спостерігаються мінімальні навантаження у муфтах привідного механізму. Встановлено залежність моменту у муфті приводу від величини коефіцієнта дисипації. Практична значущість. Визначено рекомендовану величину коефіцієнта дисипації для кожного із привідних механізмів роликової формувальної установки.

Ключові слова: роликова формувальна установка, привідний механізм, зусилля, момент, жорсткість, дисипація.

Література – 22.

УДК 620.197.5:[669.296:621.785.062]

В. С. Труш
Фізико-механічний інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України
ВПЛИВ ШВИДКОСТІ НАГРІВАННЯ ТА ЧАСУ ВИТРИМКИ
НА КІНЕТИКУ ТЕРМОДИФУЗІЙНОГО НАСИЧЕННЯ
ЦИРКОНІЄВИХ СПЛАВІВ КИСНЕМ
 Труш В. С., 2018
https://doi.org/10.23939/istcipa2018.52.103
Мета. Вивчення кінетики окиснення цирконієвого сплаву Zr-1%Nb та Zr під час нагрівання на повітрі залежно від швидкості нагрівання та часу витримки. Методика. Матеріалом досліджень обрано цирконієвий сплав Zr-1%Nb та цирконій вакуумного переплаву. Для термічної обробки використовували лабораторну електропіч SNOL30/1300. Швидкість нагрівання змінювали в інтервалі від 2,5 °С/хв до 20 °С/хв, а охолоджували разом з піччю. При охолодженні зразків до температури 270°С в камеру печі напускали повітря для утворення тонкої оксидної плівки, яка запобігає наводнюванню металу за атмосферних умов. Зразки перед термообробкою ретельно промивали в ацетоні та спирті, а потім висушували. Результати. У роботі встановлено, що під час окиснення на повітрі, збільшення швидкості нагрівання від 2,5 °С/хв до 6,0 та 7,5 °С/хв зменшує енергію активації процесу окиснення Zr з 70,2 до 67,0; 52,7 кДж/моль відповідно. Для цирконієвого сплаву Zr-1%Nb збільшення швидкості нагрівання з 5°С/хв до 10; 20 °С/хв спричинює зростання енергії активації процесу окиснення цирконієвого сплаву Zr-1%Nb з 65 кДж/моль до 70,1;
78,5 кДж/моль відповідно. Наукова новизна. Вперше експериментально досліджено та аналітично описано відмінності кінетики окиснення цирконієвого сплаву Zr-1%Nb та Zr під час нагрівання на повітрі залежно від швидкості нагрівання та часу витримки. Показано, що збільшення швидкості нагрівання цирконію вакуумного переплаву Zr з 2,5 до 7,5 °С/хв, а сплаву Zr-1%Nb з 5 до 20 °С/хв зумовлює зменшення розміру оксидної плівки ZrO2. Встановлено, що підвищення температур від 750 °С до 800 °С за витримки 5 год змінює функцію окиснення з параболічної на квазілінійну. Практична значущість. Встановлені закономір¬ності насичення цирко¬нієвих сплавів можна використати для вибору режимів обробки готових виробів з сплавів на основі цирконію.

Ключові слова: цирконієві сплави, окиснення, кінетика насичення, кисневмісне середовище, приповерхневий шар.

Література – 26.