Актуальность исследования обусловлена растущими требованиями к точности и качеству обработки деталей в машиностроении и строительстве. Статья посвящена изучению возможности применения метода конечных элементов (МКЭ) для оптимизации конструкций металлорежущих станков и строительного оборудования, в частности, кран-балок. В работе проведены расчеты методом конечных элементов для различных геометрий станин кран-балок и станин металлорежущих станков. Проведен анализ деформации, напряжения и частоты собственных колебаний конструкций. Результаты показали, что применение МКЭ позволяет оценить прочность и жесткость конструкций, выявить зоны повышенных напряжений и оптимизировать геометрию для повышения их несущей способности. Особое внимание уделено использованию новых материалов и конструктивных решений. Так, было рассмотрено применение полимербетона в качестве материала для изготовления станин металлорежущих станков, а также использование ребер жесткости с переменным шагом для повышения прочности и жесткости конструкций. Полученные результаты подтверждают эффективность применения МКЭ для оптимизации конструкций станков и строительного оборудования. Разработанные на основе МКЭ модели позволяют повысить точность и надежность работы оборудования, снизить материалоемкость и затраты на производство.

https://doi.org/10.48081/ZNZL7535

2024

Выпуск 4

В данной статье отражено исследование нестабильно-деформированного состояния трубной запорной арматуры, в частности клиновых задвижек, которые используются для управления потоками различных сред в трубопроводных системах. В работе приведены особенности эксплуатации запорной арматуры, принцип действия задвижки, материалы для ее изготовления, методы измерения изностостойкости и надежности. Также описаны преимущества и недостатки клиновых задвижек. Многообразие условий эксплуатаций, высокая потребность в надежности и долговечности, а также конструктивные отличия задвижек усложняют подбор оптимального оборудования для конкретных рабочих условий. Сделан акцент на необходимости учитывать реальные эксплуатационные параметр – такие как скорость потока, температура транспортируемой среды и положение клина – в процессе проектирования и расчета прочности. Основное внимание уделяется вопросам наплавки, твердым износостойким материалам, а также устойчивости к повреждениям уплотнительных поверхностей. Экспериментальная часть исследования включает в себя проведение наплавки Св-10Х17Т в среде защитных газов и наблюдение механических свойств наплавленного слоя. В ходе проведенных расчетов получены результаты подтверждения эффективности наплавки в повышении стойкости арматуры к износу и устойчивости к кавитационным воздействиям, что особенно важно для условий эксплуатации в агрессивных средах.

https://doi.org/10.48081/LOWU5474

2024

Выпуск 4

Это статья показывает возможности и потенциал 3D-печати при производстве компонентов электродвигателей, уделяя особое внимание ее преобразующему влиянию на создание прототипов, кастомизацию и производство. Основная цель - изучить возможность создания функциональных и эффективных электродвигателей с использованием аддитивных технологий, в частности, для бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC). Ключевые аспекты включают определение того, какие компоненты могут быть эффективно напечатаны в 3D-формате, а также понимание преимуществ и проблем интеграции деталей, напечатанных в 3D-формате, в узлы двигателей. В исследовании рассматриваются успешные примеры электродвигателей, напечатанных на 3D-принтере, такие как электродвигатель BLDC Halbach-array мощностью 600 Вт Кристофа Лаймера, и другие, предназначенные для беспилотных летательных аппаратов, робототехники и образовательных целей. Эти примеры подчеркивают способность 3D-печати создавать нестандартные геометрические формы, оптимизировать использование материалов и быстро изменять дизайн. Кроме того, в исследовании подробно описываются текущие усилия по печати и сборке двигателя постоянного тока мощностью 600 Вт, разработанного компанией Laimer, с акцентом на технические характеристики и роль 3D-печати в повышении эффективности и адаптивности. Демонстрируя потенциальные возможности применения двигателей, напечатанных на 3D-принтере, в таких областях, как робототехника, электромобили и аэрокосмическая промышленность, авторы исследования приходят к выводу, что аддитивное производство представляет собой революционный сдвиг в разработке электродвигателей. Это не только ускоряет процессы создания прототипов, но и снижает затраты и открывает новые возможности для инноваций в дизайне и оптимизации производительности. Ключевые слова: Машиностроение, аддитивное производство, автомобильная промышленность, 3D-печать, индустрия 4.0, дроны, беспилотные транспортные средства.

https://doi.org/10.48081/ZPSI4565

2024

Выпуск 4

В данной статье рассматриваются колебания самоходных бетонных миксеров в продольной плоскости с акцентом на дорожный микропрофиль, представленный как одномерная функция ℎ(?). Корреляционная функция базируется на стационарном дорожном микропрофиле, который остается неизменным на различных участках дороги. Для аналитического описания периодических микропрофилей с произвольной формой неровностей применяются ряды Фурье. Этот подход позволяет детально моделировать дорожные профили и их влияние на динамику транспортных средств, в частности, на поведение самоходных бетонных миксеров. Значительное наблюдение заключается в том, что эксплуатация транзитных миксеров на неровных поверхностях с твердым покрытием приводит к существенной неравномерности движения. Результаты подчеркивают важность точного моделирования дорожных неровностей для лучшего понимания эксплуатационных условий самоходных бетонных миксеров, что предоставляет важные данные для оптимизации их конструкции и работы на неровных дорожных покрытиях.

https://doi.org/10.48081/IEMN6812

2024

Выпуск 4

Система автоматизированного проектирования (САПР) используется в различных отраслях в процессах проектирования и разработок. Данная система позволяет упрощать процессы создания проектов, тем самым экономит время и ресурсы. В данной статье показаны процессы проектирования и моделирования зубчатых колес для ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения. Зубчатые пары представляют собой важные компоненты механических систем и выполняют ключевую функцию в работе различных механизмов. Проектирование и производство зубчатых пар, обеспечивающих передачу крутящего момента, лежат в основе машиностроительной отрасли. Геометрический расчет зубчатых пар может осуществляться с помощью программного обеспечения SolidWorks. Solidworks является программным комплексом САПР для автоматизации работ промышленного предприятия. Используется на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Обеспечивает проектирования изделий любой сложности и предназначения. В программе представляется метод для проектирования зубчатых колес, которое способно проектировать различные типы зубчатых колес на основе исходных геометрических параметров. Естественно, для процесса проектирования необходима компетентность пользователей в отношении теоремы о зубчатом колесе и технологии производства. Разработанные зубчатые пары можно применить в различных областях техники (роботы, рабочие машины, транспортные средства и т.д.).

https://doi.org/10.48081/WVJN3057

2024

Выпуск 4

В данной статье подробно исследовано влияние геометрии экструдера на его механические свойства, в частности, на напряжение и деформацию. Исследование проводилось в программе ANSYS Workbench (WB) путем изменения геометрических параметров, включая детальный анализ влияния толщины стенки экструдера на его механическое поведение. Полученные результаты показали, что увеличение толщины стенки приводит к повышению жесткости конструкции и, следовательно, к уменьшению деформации. Однако, при достижении определенной толщины стенки было замечено снижение напряжений. Этот феномен подчеркивает важность определения оптимальных значений толщины стенки при проектировании экструдера. Изменение толщины стенки повышает устойчивость экструдера к деформациям и динамическим нагрузкам, значительно улучшая его надежность в работе. Оптимальный выбор толщины стенки увеличивает эффективность экструдера и продлевает срок его службы. Полученные результаты позволяют улучшить механические свойства экструдера, повысить его прочность и обеспечить долгосрочную надежность. Результаты исследования способствуют не только повышению эффективности использования экструдера в производственной сфере, но и внедрению решений, направленных на продление срока его эксплуатации, что улучшает качество производства. Методология, представленная в статье, ускоряет процесс проектирования, предоставляя возможность для разработки эффективных и экономически выгодных решений. Результаты работы дают инженерам и конструкторам конкретные рекомендации по оптимизации структурных параметров экструдера, что позволяет повысить качество производства и снизить затраты.

https://doi.org/10.48081/VPHW5599

2024

Выпуск 4

Данная статья посвящена совершенствованию структурной схемы опытного соковыжималочного оборудования для получения сока на малых производствах. Рассмотрен теоретический анализ процесса отжима сока на шнековом прессе. Описана и решена проблема вращения жидкой фазы из дисперсного материала с использованием методов математического моделирования. Также приведены принципиальная схема и характеристики прессового оборудования и принцип его работы. Определены силы, действующие на прессовое оборудование и механизм саморегулирования давления:: Ғдавл. - сила давления, Н; Ғсдв.- сила сдвига, Н; Ғ упр. - сила упругости, Н. В связи с изменением зазора между зеерным соплом и обмоткой шнека в связи с работой прессового оборудования были определены силы, действующие на схему и любую точку механизма саморегулирования давления. Предложенная методика теоретического расчета процесса прессования позволяет определить оптимальные параметры и прессовать облепиховый сок, используя предложенную структуру рабочего органа. Получены зависимости (выражения) математической модели, позволяющие определить оптимальные значения с предварительным учетом необходимых параметров при усилении процесса прессования. Предложенный метод инженерного расчета процесса прессования позволяет заранее определить оптимальные параметры и создать пресс любой мощности в зависимости от условий производства.

https://doi.org/10.48081/BBMZ5380

2024

Выпуск 4

В данной статье рассматривается возможность применения манипулятора 3UPU в качестве конструкции для металлического 3D-принтера. Для определения рабочей зоны манипулятора 3UPU была исследована его обратная кинематика. С помощью метода Денавита-Хартенберга на основе матриц преобразования системы координат аналитически рассчитаны необходимые длины призматических пар манипулятора. Полученные результаты были проверены численными методами в программе MATLAB и подтверждена корректность аналитических решений. Исследование показало, что рабочая зона манипулятора 3UPU составляет 800x800x600 мм, что достаточно большой для металлических 3D-принтеров. Такая рабочая зона дает возможность печатать от маленьких деталей до больших деталей, а также корпусных деталей. Точность позиционирование и ловкость 3UPU манипулятора обеспечивает достаточную точность изготовления деталей. Такая точность изготовление деталей уменьшает время постобработки деталей механической обработкой, что приводит уменьшению расход материалов на стружку и износ режущих инструментов. Эта исследовательская работа может обеспечить научную основу, позволяющую использовать манипулятор 3-UPU в металлических 3D-принтерах. Планируется, что в будущих исследованиях после этой работы будут изучены такие вопросы, как совершенствование динамической модели манипулятора и повышение его эффективности за счет оптимизации алгоритмов управления.

https://doi.org/10.48081/DXBY7710

2024

Выпуск 4

В современном мире металлы играют неоценимую роль в различных отраслях промышленности. Медицинская техника стала важным направлением развития современной металлургии. Недостатком сплава Ti-6Al-4V является микробная колонизация на его поверхности, а также выделение в окружающие ткани токсичных металлов алюминия и ванадия, поэтому исследования по улучшению антикоррозионных и антибактериальных свойств сплава Ti6Al4V в настоящее время являются серьезной проблемой. Двухкомпонентные металлические покрытия на основе Cu-Ta и Cu-Nb были получены методом магнетронного распыления с совместным распылением мишеней из чистых металлов Cu, Nb, Ta. Установлено, что покрытия толщиной 10 мкм продемонстрировали различную степень антимикробной эффективности в течение двух суток испытаний: максимальная зона ингибирования покрытия Ta-Cu достигала 24,0 мм для S. Aureus и 17,0 мм для C. Albicans. Для покрытия Nb-Cu толщиной 10 мкм максимальная зона ингибирования достигала 25,0 мм для S. Aureus и 15,5 мм для C. Albicans. Показано, что при одинаковой толщине покрытия Ta-Cu лучше подходят для защиты эндопротеза от микробных инфекций, чем покрытия Nb-Cu.

https://doi.org/10.48081/IYVG6419

2024

Выпуск 4

Модификатор - алюминий концентрациясының жоғарылауымен үлгілердің микроқаттылығы төмендейтіні анықталды. Жездің құрамдас бөліктерінің мазмұнын өзгерту және оған өзгертуші элементтерді қосу арқылы оның шағылыстыратын және механикалық қасиеттерін оңтайландыруға болады. Модификатор элементтерінің біркелкі таралуы фотосуретте сканерлеуші электронды микроскоптың көмегімен алынған шағылысқан БЦЭ электрондарында көрсетілген, үлгінің біркелкі екенін және модификатор элементтерінің үлгінің бүкіл бетіне біркелкі таралғанын көрсетеді

https://doi.org/10.48081/RENT3771

2024

Выпуск 4