Моделювання конструкції чотириопорного валу за критерієм жорсткості
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2022-272-2-36-41Ключові слова:
багатоопорний вал, металорізальний верстат, 3D модель, метод скінчених елементів, діаграма напружень, епюри переміщеньАнотація
Наведено засоби та інструменти проектування та моделювання багатоопорних валів із застосуванням твердотільного моделювання та методу скінченних елементів при виборі оптимальної конструкції валу та його опор. Розроблено поперечну компоновку приводу, яка визначатиме характер навантаження та конструктивну схему вала. Цей вал розглядається як стрижнева конструкція на чотирьох шарнірних опорах, у яких основною проблемою продуктивності є недостатня жорсткість і високі рівні напружень на окремих ділянках. Розглянуто процедуру розробки пружно-деформаційної моделі як комплексу двох незалежних завдань: статику вала як стрижня на пружних опорах (розрахунок пружної лінії вала) та відповідні характеристики підшипників. Запропоновано процедуру побудови тривимірної моделі на чотириопорній конструкції валу для багатоопераційного свердлильно-фрезерно-розточувального верстата в інтегрованому робочому місці САПР АРМ WinMachine. Використано взаємопов’язані модулі твердотільного моделювання «AРM Studio» та «AРM Structure3D», а також спеціалізований модуль для проектування валів «AРM Shaft», які входять до середовища САПР APM WinMachine. Використовується спеціалізоване параметричне ядро з дуже зручним інтерфейсом, що забезпечує різке підвищення продуктивності конструктора в процесі моделювання валів верстатів. Розрахунок підшипника 4-309 виконано за допомогою модуля «ARM Bear», який базується на комплексі верифікаційних розрахунків неідеальних підшипників, включаючи визначення переміщень і діаграм розподілу зусиль з урахуванням статистичної дисперсії. Розглянуто багатоваріантний розрахунок пружно-деформаційного стану методом скінченних елементів у середовищі інтегрованої системи автоматизованого проектування. Проведений аналіз переміщень і кутів повороту в різних ділянках валу на жорстких шарнірних опорах і встановлено, що їх значення знаходяться в допустимих межах, що підтверджує ефективність роботи чотириопорної валової конструкції. Максимальні напруження, які виникають у щлицьовій поверхні, визначаються за допомогою параметра «Напруга в перетині». Показано, як змінюються пружно-деформаційні характеристики при переході від жорстких до пружно-деформаційних шарнірних опор.
Посилання
1. Металлорежущие станки: Учебник для машинострои-тельных втузов/Под ред. В.Э. Пуша.Москва: Машино-строение, 1985. 575 с.
2. Бочков В.М., Сілін Р., Гаврильченко О.В. Розрахунок та конструювання металорізальних верстатів: Підруч-ник. Львів: Вид-во «Бескид Біт», 2008. 448 с.
3. Кіпчарський В.П. Металорізальні верстати: Навчальний посібник. Маріуполь: ДВНЗ «ПДТУ», 2018. 143 с.
4. SokolovV., Krol O., Stepanova O. Mathematicalmodel of the automatic electrohydraulic drive with volume regulation // TEKA Commision of Motorization and Energetic in Agriculture. Vol.17. – № 1,2017. – Lublin, Poland. P. 27–32.
5. Krol O., Juravlev V. Modeling of spindle for turret of the specialized tool type SF16MF3// TEKACom. Mot. andE-nerg. in Agriculture. – OLPAN, 2013, Vol.13, No 4,Lublin, Poland. Р. 141–147.
6. Krol O., Sukhorutchenko I. 3D-modeling and optimization spindle’s node machining centre SVM1F4 // TEKA Com-mision of Motorization and Energetic in Agriculture. –Vol.13. – № 3. 2013. – Lublin, Poland. P. 114–119.
7. ГайдамакаА.В. Деталі машин. Основи теорії та розра-хунків: навчальний посібник для студентів машинобу-дівних спеціальностей усіх форм навчання. Харків: НТУ «ХПІ», 2020. 275 с.
8. Дубинець О. Деталі машин. Розрахунок та конструю-вання. Київ: Талком, 2014. 684 с.
9. O Krol, V Sokolov and P Tsankov. Modelling of vertical spindle head for machining centre / J. Physics: Conf. Series 1553 (2020) 012012. – VSPID-2019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1553/1/012012
10. Oleg Krol, Olga Porkuian, Volodymyr Sokolov, Petko Tsankov. Vibration stability of spindle nodes in the zone of tool equipment optimal parameters/ Comptes rendus de l’Acade'mie bulgare des Sciences, 2019, Vol 72, No 11, pp. 1546-1556. DOI:https://doi.org/10.7546/CRABS.2019.11.12
11. Krol O., Sokolov V. 3D modelling of angular spindle’s head for machining centre. Journal of Physics: Conf. Se-ries.2019. 1278, 012002. VSPID-2018. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/1278/1/012002
12. Расчет деталей машин на ЭВМ: Учеб. пособие для машиностр.вузов / Д.Н. Решетов, С.А.Шувалов, В.Д.Дудко и др.;Под.ред. Д.Н.Решетова и С.А. Шува-лова. М.: Высш.шк., 1985.368 с.
13. Замрий А.А. Практический учебный курс СAD/CAEAPMWinMachine. Учебно-методическое по-собие.Москва: Изд-во АПМ, 2004. 240 с.
14. Krol O.,Shevchenko S., Sukhorutchenko I., Lysenko A. 3D-modeling of the rotary table for tool SVM1F4 with non-clearance worm gearing// TEKA Commision of Moto-rization and Energetic in Agriculture. Vol. 14. № 1. 2014. Lublin, Poland. P. 126–133.
15. Mitsyk A.V., Fedorovich V.A., Grabchenko A.I. The ef-fect of a shock wave in an oscillating working medium during vibration finishing-grinding processing. Cutting & Tools in Technological System. Kharkiv: NTU “KPI”, 2020. Ed. 93. P. 43 – 55. https://doi.org/10.20998/2078-7405.2020.93.06
16. Sokolov V., Porkuian O., Krol O., Baturin Y. (2020) De-sign Calculation of Electrohydraulic Servo Drive for Technological Equipment. In: Ivanov V., Trojanowska J., Pavlenko I., Zajac J., Peraković D. (eds) Advances in De-sign, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_8
17. Кроль О.С., Кроль А.А., Бурлаков Е.И. Твердотельное моделирование и исследование шпиндельного узла обрабатывающего центра. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. Харьків: НТУ «ХПІ», 2013. № 16(989). С. 14–18.
18. Мицык А.В., Федорович В.А. Развитие новых техно-логий вибрационной отделочно-зачистной и упроч-няющей обработки деталей общемашиностроительного применения.Вісник Національного технічного уні-верситету «ХПІ». Серія: Нові рішення в сучасних те-хнологіях. Харків: НТУ «ХПІ», 2012. № 47 (953). С. 226 – 233.
19. Krol O.S., Osipov V.I. Modeling of construction spindle’s node machining centre SVM1F4 / Comission of Motoriza-tion and Power Industry of Agriculture. OL PAN, 2013, Vol.13, is.3, Lublin, Poland. – P. 108–113.
20. Кроль О.С. Методы и процедуры оптимизации режи-мов резания. Монография. Луганск:Вид-во СНУ ім. В.Даля, 2013. 260 с.
21. Krol O., Sokolov V. Rational choice of machining tools using prediction procedures / EUREKA: Physics and en-gineering, Number 4, 2018. p. 14–20. DOI:https://doi.org/10.21303/2461-4262.2018.00667
22. Кроль О.С., Сухорутченко И.А. Трехмерное модели-рование многооперационного станка модели СВМ1Ф4 в среде компас 3D. Восточно-Европейский журнал пе-редовых технологий. 2014. Т. 4. № 7 (70). С. 13–18.DOI:https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.26250
23. Кроль О.С., Кроль А.А. Расчет податливости станка СФ68ВФ4 и моделирование динамики формообразования //Вісник СевНТУ, вип. 117 «Машинобудування та транспорт», Севастополь, 2011. С. 81–84.
24. Кроль О.С., Кроль А.А., Синдеева Е.В. Моделирование конструкции четырехопорного вала в САПР АРМ «WinMachine» //Ресурсозберігаючі технології вироб-ництва та обробки тиском матеріалів у машинобуду-ванні. Зб. наук. пр. Луганськ: СНУ ім. В.Даля, 2008. С. 139–143.
25. Shevchenko S., Mukhovaty A., Krol O. (2020) Gear Transmission with Conic Axoid on Parallel Axes. In: Ra-dionov A., Kravchenko O., Guzeev V., Rozhdestvenskiy Y. (eds) Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). ICIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp. 1–10. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-22041-9_1
26. Кроль О.С. Построение параметрических моделей ре-менных передач с использованием системы АРМ WINMACHINE / Восточноевропейский журнал пере-довых технологий. 2012. № 2/7(62). С. 61–63.
27. Кроль О.С., Шевченко С.В., Сіндєєва О.В., Покінтели-ця М.І. Проектування механічних передач металоріза-льних верстатів за допомогою системи WinMachine. Навчальний посібник. Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2007. 200с.
28. Krol O, Sokolov V. Research of modified gear drive for multioperational machine with increased load capacity. Diagnostyka. 2020; 21(3):87–93. DOI: https://doi.org/10.29354/diag/126026
29. Нерубащенко А.А., Кроль О.С., Кроль А.А. Создание базы данных параметрических моделей деталей станков в модуле АРМ Base // Вісник СевНТУ, 2010, вип.107. С.107–109.
30. Krol O., Sokolov V. Parametric modeling of machine tools for designers. Sofia: Prof. Marin Drinov Academic Publishing House of Bulgarian Academy of Sciences, 2018. 112 p. DOI:https://doi.org/10.7546/PMMTD.2018.
