Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР

ПАМ'ЯТІ АНАТОЛІЯ ВАСИЛЬОВИЧА КРИВОШЕЇ (1947–2023)

2023-10-30T11:57:13+02:00

Пам'ять про Анатолія Васильовича назавжди залишиться в серцях друзів, колег та однодумців.

ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ ПОТУЖНОСТІ ВНАСЛІДОК ПЕРІОДИЧНОГО СТИСКАННЯ- РОЗШИРЕННЯ МАСТИЛО–ПОВІТРЯНОЇ СУМІШІ МІЖ ЗУБЦЯМИ ЗУБЧАСТИХ КОЛІС. ЧАСТИНА 1. МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ

2023-10-05T17:18:49+03:00

При одночасному контакті двох пар зубців між їхніми активними профілями утворюється замкнений об'єм мастило–повітряної суміші. Процес зменшення цього об'єму призводить до виникнення такого негативного явища, як періодичне стиснення і розширення масляно-повітряної суміші в об'ємі. За високих швидкостей обертання зубчастих коліс спостерігається різке підвищення тиску масляно-повітряної суміші і, як наслідок, виникнення додаткової вібрації зубчастої передачі. Швидкість витікання мастило–повітряної суміші може досягати швидкості звуку, що спричиняє додатковий шум під час експлуатації зубчастої передачі, а за високих частот обертання в замкненому між зубцями шестерні та колеса просторі виникає гідравлічний удар, результатом якого є кавітація. Представляючи косозубе колесо як сукупність прямозубих коліс, зміщених одне відносно одного в тангенціальному напрямку, математична модель зводиться до опису термодинамічних процесів у послідовних ізольованих порожнинах. Представлено математичну модель періодичного стискання-розширення масляно-повітряної суміші в замкненому між зубцями просторі, яка враховує площі поперечних перерізів осьових і радіальних потоків мастило–повітряної суміші, тиск навколишнього середовища, замкненого в простір між зубцями, швидкість радіального потоку мастило–повітряної суміші, миттєвий об'єм замкненої між зубцями елементарної порожнини та поточний тиск в і й порожнині.

Ключові слова: втрати потужності, мастило–повітряна суміш, періодичне стискання-розширення, зубчасті колеса, математична модель, гідродинамічна модель

НОВИЙ МЕТАЕВРИСТИЧНИЙ АЛГОРИТМ «ПОШУК МОБІЛЬНІСТЮ»

2023-10-05T17:50:12+03:00

Доведено актуальність сучасних метаевристичних алгоритмів, освітлено ряд термінів та взаємозв’язків між ними, необхідність проведення класифікації. Запропоновано підхід до класифікації метаевристичних алгоритмів, що базується на термінах та поділі категорій, взятих із природничих наук. Це дає змогу об’єднати певний сегмент знань у кластер з єдиною термінологією. Розглянуто категорію «метафора» та її функції при формуванні метаевристичних алгоритмів, це дало змогу глибше зрозуміти можливості використання метафор у науковій діяльності. Було запропоновано новий метаевристичний алгоритм «Пошук мобільністю», який базується на діях та процесах, що подібні до процесів загальної соціальної та повсякденної мобільності людей, та сформовано його основні положення. «Пошук мобільністю» створює високий рівень самоорганізаційної системи пошуку параметрів, що відповідає загальним положенням синергетики в технічних системах. Описано метафору алгоритму «Пошук мобільністю». Розглянуто основні визначення та категорії. Це дає змогу якісного представлення, опису та донесення ідеї, принципів функціонування та послідовностей алгоритму. Як наслідок застосування метафори, отримуємо підвищення розуміння та інтенсифікацію донесення ідеї. Описано новий метаевристичний алгоритм «Пошук мобільністю», що базується на процесах, що копіюють соціальну мобільність людських спільнот. Також алгоритм «Пошук мобільністю» поєднує у собі й елементи модифікованого еволюційного алгоритму, що дає змогу максимально наблизитись до життєвого-соціального процесу більшої частини людства – прагнення зайняти кращу або не гіршу за поточну життєву позицію. Запропонований новий метаевристичний алгоритм «Пошук мобільністю» на етапі проведення тестових випробувань показав вищу ефективність ніж стандартні та модифіковані еволюційні алгоритми. Розширення останніх локальними пошуками у сукупності з використанням запропонованої стратегії, що є відображенням метафори, показало переважаючі результати.

Ключові слова: метаевристичний алгоритм, метафора, оптимізація, «Пошук мобільністю»

СКІНЧЕННО-ЕЛЕМЕНТНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА АНАЛІЗ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ АКСІАЛЬНО ФУНКЦІОНАЛЬНО ГРАДІЄНТНИХ БАЛОК НЕОДНОРІДНОГО ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕРІЗУ

2023-12-01T20:41:05+02:00

Скінченно-елементний пакет програми Abaqus використовується для моделювання та аналізу власних коливань аксіально-функціонально градієнтних балок неоднорідного поперечного перерізу. Цьому аспекту геометрії приділено значну увагу, оскільки він має суттєвий вплив на поведінку балки як структурного компонента. Підпрограми моделі матеріалу, що визначені користувачем (UMAT), були розроблені уніфіковано для одно- та тривимірних моделей зазначених балок з метою забезпечення чисельної імплементації властивостей функціонально градієнтного матеріалу в межах окремого скінченного елемента. Процедури UMAT програмувалися мовою FORTRAN у середовищі MS Visual Studio та компілювалися з основним пакетом програм за допомогою Intel Fortran Compiler. У процедурах, неоднорідність матеріалу призначалась кожній матеріальній точці інтегрування відповідного стандартного одно- та тривимірного скінченного елемента, що усувало потребу в розробленні градієнтних елементів через визначену користувачем підпрограму елемента. Власні частоти та форми власних коливань одно- та тривимірних аксіально-функціонально градієнтних балок неоднорідного поперечного перерізу були знайдені за допомогою метода Ланцоша в пакеті Abaqus. Було проведено аналіз точності та ефективності запропонованого підходу моделювання, порівнюючи отримані результати з відомими даними з літератури. Презентована техніка моделювання на основі підпрограм матеріалу надає цінні можливості для вчених та інженерів, які займаються динамічним аналізом структурних компонентів, виготовлених з функціонально градієнтних матеріалів та мають змінну форму або геометрію вздовж аксіального напрямку.

Ключові слова: аксіально функціонально градієнтні балки; балки неоднорідного поперечного перерізу; вільні коливання; градієнтний скінченний елемент; визначені користувачем підпрограми в пакеті Abaqus

ЗАВДАННЯ З УДОСКОНАЛЕННЯ МОДЕЛЕЙ ДИНАМІКИ ЦИЛІНДРИЧНИХ РОЛИКОВИХ ВАЛЬНИЦЬ

2023-10-05T17:46:16+03:00

Проєктування конструкцій сепараторів вальниць на основі емпіричних даних не дає можливості оцінити вплив багатьох конструкційних та експлуатаційних факторів. Тому виникає потреба у розробці аналітичних моделей функціонування вальниць кочення для визначення величин навантажень, які діють з боку деталей вальниці на сепаратор. Для цього необхідно удосконалити моделі статики, кінематики і динаміки вальниць. В цій публікації розглядаються найбільш навантажені вальниці з циліндричними роликами нормального класу точності, які на відміну від вальниць з конічними роликами допускають вищу швидкість експлуатації. Відсутність науково обґрунтованої моделі кінематики циліндричних роликових вальниць нормального класу точності не дозволяє побудувати адекватну модель їх динаміки, а отже оцінити роботоздатність їх деталей, що впливає на надійність опорних вузлів машин. За аналізом технічної літератури встановлено, що переважна більшість сучасних публікацій з моделей динаміки присвячена швидкісній групі, яку застосовують в авіаційній та космічній галузях. Динаміка нешвидкісних циліндричних вальниць кочення важких режимів експлуатації найбільш досліджена для опорних вузлів рухомого складу залізничного транспорту. Сформульовано основні завдання з удосконалення моделей динаміки нешвидкісних циліндричних роликових вальниць нормального класу точності, які спрямовані на удосконалення моделей кінематики і дослідження динаміки вальниць у навантаженій і ненавантаженій зовнішніми силами зонах з урахуванням перекосу кілець і деформації сепаратора. Завдання з удосконалення моделей динаміки включатимуть розробку 3D-моделей в частині взаємодії сепаратора з роликами у зоні радіального навантаження і сепаратора з базуючим кільцем з урахуванням перекосів деталей. Нові моделі динаміки вальниці дозволять визначати сили взаємодії деталей при будь-яких режимах експлуатації для оцінки їх роботоздатності і проєктування оптимальних конструкцій сепаратора.

Ключові слова: роликова вальниця, моделі динаміки, зона радіального навантаження, сепаратор, ролики

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ БОЙОВИХ МОЖЛИВОСТЕЙ СУЧАСНИХ ТАНКІВ РІЗНИХ ТИПІВ

2023-10-05T18:57:15+03:00

Сучасна війна є випробуванням матеріальних та духовних сил народу, держави і її Збройних Сил, що спонукає кожну країну підтримувати свою обороноздатність на такому рівні, який гарантує надійний захист суспільства. Аналіз характеру збройної боротьби останніх десятиліть свідчить про різке підвищення впливу сучасного озброєння та військової техніки на хід і результат воєнних дій. На даний час озброєння та військової техніка складають основу бойової могутності збройних сил будь-якої держави та є визначальним фактором досягнення успіху у війні чи збройному конфлікті. Незважаючи на бурхливий розвиток протитанкових засобів ураження та зменшення живучості на полі бою основні бойові танки на сьогоднішній день залишаються одним із вирішальних засобів сучасного загальновійськового бою, який відзначається динамічністю, насиченістю та швидкоплинністю. Вони забезпечують бойову стійкість власних сил в обороні та просуванні під час наступу, знищують ворожу бронетехніку, вогневі точки та живу силу противника. Проведено порівняльний аналіз основних характеристик сучасних бойових танків, переваг та недоліків різних типів машин зарубіжного та вітчизняного виробництва, які застосовують Збройні Сил України для оборони держави та протидії агресії Росії проти України, в інтересах підвищення ефективності їх застосування в тих чи інших умовах бойової обстановки. Західні зразки сучасних танків та українські танк «Оплот» за деякими суттєвими бойовими характеристиками переважають сучасний російський танк Т-90, зокрема: в потужності двигуна та його надійності роботи (перегрів двигуна та вихід з ладу); в ефективності оптико-електронної протидії оптичним засобам противника; в ефективності динамічного захисту та протидії сучасним засобам ураження; в досконалості системи управління вогнем; в достатності бронювання машини; в ефективності дій в умовах міста.

Ключові слова: війна, бойовий танк, тактико-технічні характеристики, ефективність, порівняльний аналіз.

ПОДОЛАННЯ НЕДОЛІКІВ САПР ПРИ ПОБУДОВІ КРЕСЛЕНИКІВ ДЕТАЛЕЙ ВІДПОВІДНО ВИМОГАМ ЧИННИХ СТАНДАРТІВ

2023-11-16T19:51:41+02:00

У роботі запропоновано метод удосконалення побудови параметричних тривимірних моделей деталей та виконання креслеників для вирішення проблем відповідності вимогам діючих стандартів, зокрема, зображення розрізів деталей на кресленнях у пакеті Autodesk Inventor. Для рішення цієї проблеми було запропоновано використання додаткового параметричного тривимірного пустотілого елемента, який використовує геометричну інформацію тонких стінок, вушок тощо та прив’язується до січної площини. Використовуючи функціонал пакету Autodesk Inventor будується параметричний тривимірний пустотілий елемент, який уздовж січної площини має розмір, пропорційний і порівнянний з розміром тонких стінок, вушок тощо, відрізняючись нескінченно малою величиною. Розмір параметричного тривимірного пустотілого елемента перпендикулярно напрямку січної площини навпаки непорівнянний з розміром тонких стінок, вушок тощо. Для зручності використання пустотілого тривимірного елемента, пропонується розміщувати його таким чином, щоб січна площина являла собою площину симетрії для нього. Таке положення полегшує використання пустотілого тривимірного елемента при зображенні тонких стінок, вушок тощо на ортогональних проєкціях згідно з вимогами діючих стандартів. Щоб при цьому виконувались вимоги чинних стандартів в аксонометричних проекціях, січну площину зміщаємо відносно осі симетрії за пустотілий елемент тонких стінок, вушок тощо, які потрапляють у розріз. Так як ширина пустотілого елемента була задана як нескінченно мала величина, то при зміщенні січної площини відносно осі симетрії за пустотілий елемент стінок, вушок тощо, їх штрихують. За даних умов, виконуючи аксонометричну проекцію з поздовжнім розрізом, отримуємо мінімальну похибку розташування січної площини відносно осі симетрії деталі. Умови побудови елемента (елементів) дозволяють приховати його при необхідності. Побудова додаткового тривимірного пустотілого елемента (елементів) не вимагає знання вбудованої мови програмування VBA і використання інструментів iLogic.

Ключові слова: умовності та спрощення зображень, проекційні види, аксонометрія, параметрична пустотіла область, набір інструментів, пакет Autodesk Inventor

ФОРМУВАННЯ МОДЕЛЕЙ ТА МЕТОДІВ АНАЛІЗУ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ З УРАХУВАННЯМ КОНТАКТНОЇ ВЗАЄМОДІЇ ТІЛ (ОГЛЯДОВА СТАТТЯ)

2023-11-07T10:03:15+02:00

Проведений аналіз літератури з питань розвитку моделей та методів аналізу напружено-деформованого стану із урахуванням контактної взаємодії тіл. Прослідкована історія розвитку моделей та методів аналізу напружено-деформованого стану з урахуванням контактної взаємодії дає можливість застосовувати деякі викладки з приводу того, що є необхідність: поєднання різних типів нелінійностей; переходу до варіаційної постановки задачі; урахування поверхні контактуючих тіл; застосування методу узагальненого параметричного моделювання разом із поєднанням із методом скінченних елементів. Зроблено висновок, що методики розрахунку напружено-деформованого стану, які сформувалися, не враховують усієї множини чинників, які впливають на роботу елементів броньованих машин, тобто не дають адекватну оцінку їх міцності та довговічності. Прослідковано необхідність переходу до варіаційної постановки задачі та узагальненого параметричного моделювання процесів і станів при проєктних дослідженнях елементів бойових броньованих машин разом із поєднанням із методом скінченних елементів, що забезпечить гнучку зміну та варіювання об’єкту досліджень. Це дасть можливість організувати цілеспрямований пошук раціональних проєктно-технологічних рішень торсіонних валів у складі легких броньованих машин із високими тактико-технічними характеристиками.

Ключові слова: легка броньована машина; тактико-технічні характеристики; торсіонний вал; напружено-деформований стан; міцність; довговічність; пружно-пластичне деформування; контактна взаємодія

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ТА АЛГОРИТМ ОПТИМІЗАЦІЇ ЗА КРИТЕРІЄМ МІНІМАЛЬНИХ КОНТАКТНИХ НАПРУЖЕНЬ ЗУБЧАСТИХ ПЕРЕДАЧ З ОПУКЛО-УВІГНУТИМ КОНТАКТОМ

2023-10-05T17:09:21+03:00

Зниження маси та габаритів зубчастих передач є актуальною задачею сучасного машинобудування. Одним із перспективних шляхів її розв'язання є застосування зачеплення з опукло-увігнутим контактом зубців. Дослідження присвячено розробці математичної моделі та алгоритму оптимального проєктування циліндричних зубчастих передач з опукло-увігнутим контактом робочих поверхонь. Критерій оптимальності: мінімальні контактні напруження з урахуванням конструктивних, геометричних та технологічних обмежень. Побудовано цільову функцію для випадка мінімізації контактних напружень: контактні напруження σ_H у зачепленні повинні приймати мінімально можливе значення при виконанні усіх обмежень. Визначені змінні проєктування: кут зачеплення в полюсі α_С, радіус кривизни верхньої частини лінії зачеплення r_kh, радіус кривизни нижньої частини лінії зачеплення r_kd. Обрано метод розв'язання задачі оптимального проєктування – зондування простору параметрів проєктування. У якості пробних точок використовуються точки ЛПτ-послідовності. Розроблено алгоритм оптимального проєктування зубчастої передачі. Він враховує конструктивні, технічні та технологічні особливості останньої, а також дають змогу підвищити точність розрахунків за рахунок керуванням похибками обчислень. Основні етапи роботи алгоритму наступні: задання вхідних даних (числових обмежень на змінні проєктування, а також параметрів передачі та її навантаження); генерування ЛПτ-послідовності для змінних проєктування з одночасним урахуванням їхніх числових обмежень; перевірка функціональних обмежень; додаткові перевірочні розрахунки (при необхідності) контактної міцності зачеплення; формування масиву можливих варіантів розв'язку; пошук найкращого варіанта розв'язку (пробної точки, що відповідає мінімальному значенню цільової функції) шляхом сортування масиву.

Ключові слова: зубчаста передача, опукло-увігнутий контакт, оптимізація, цільова функція, змінні проєктування, алгоритм.

АНАЛІЗ ДОСЛІДЖЕНЬ ПЛАНЕТАРНИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ БРОНЕТАНКОВОЇ ТЕХНІКИ (ОГЛЯДОВА СТАТТЯ)

2023-10-05T17:38:53+03:00

Робота присвячена огляду сучасних тенденцій дослідження та використання планетарних коробок передач бронетанкової техніки. Проведено аналіз сфер застосування механічних трансмісій. Описані переваги та недоліки використання шестеренних коробок передач у складі механічних трансмісій. Розглянуто конструктивні особливості використання зубчастих передач у трансмісіях. Визначені вимоги до шестеренних коробок передач у складі трансмісій. Проаналізовані переваги та недоліки використання планетарних коробок передач та сфери їх використання. Розглянуто класифікацію механічних регульованих передач за загальними ознаками, а також індивідуальними. Проведено огляд виконання умов підвищення надійності з урахуванням конструктивних особливостей ступінчастих коробок, які поділяють на три групи: прості коробки передач (з нерухомими осями валів); планетарні коробки передач (з рухомими осями валів); комбіновані (поєднання простої та планетарної коробки передач у одному агрегаті). Виконано стислий огляд сучасних підходів до моделювання планетарної коробки передач, що враховують інерційні, пружні, дисипативні, трансформаторні та фрикційні властивості, враховують інші характерні риси планетарного ряду. Здійснено аналіз відомих способів вирішення проблем такого моделювання. Проаналізовано сучасні методики розрахунків на міцність планетарних редукторів, у тому числі із частковим руйнуванням, та відповідні програмні комплекси. З’ясована потреба у розробленні більш досконалих математичних моделей, які адекватно описують напружено-деформований стан у зубчастих зачепленнях.

Ключові слова: проєктування, планетарні коробки передач, механічна трансмісія, вплив експлуатаційних факторів, діагностичні параметри, синтез кінематичних схем

АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЙ, МОДЕЛЕЙ ТА МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІКИ ВИСОКООБЕРТОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ ТАНКОВИХ ДВИГУНІВ (ОГЛЯДОВА СТАТТЯ)

2023-10-29T10:21:57+02:00

При оснащенні танкових двигунів високообертовими елементами виникає низка проблем. Вони повязані з необхідністю аналізу напружено-деформованого стану та критичних режимів обертання цих елементів. Відповідно, потребує поглибленого аналізу вимоги та конструктивні рішення двигунів та їхніх високообертових елементів. Крім того, привертають увагу сучасні дослідження динаміки двигунів. Також слід звернути увагу на аналіз існуючих конструкцій систем турбонаддуву танкових двигунів. При цьому важливим є аналіз моделей та методів дослідження статичного та динамічного напружено-деформованого стану робочих коліс турбокомпресорів. Здійснений аналіз проблемних аспектів два можливість відзначити, що натепер проблема дослідження напружено-деформованого стану та критичних режимів обертання високообертових елементів танкових та двигунів для бронетехніки не має завершеного вирішення. Потрібні нові підходи, моделі та методи і засоби дослідження, що створюють основу для обґрунтування прогресивних технічних рішень.

Ключові слова: бронетехніка; танкові двигуни; турбокомпресор; високообертові елементи; напружено-деформований стан

НАПРЯМКИ ТА ЕТАПИ ПРОЄКТНО-ТЕХНОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПІДВИЩЕНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБОДЕТАНДЕРНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ

2023-11-03T22:54:40+02:00

Робота містить опис інтегрованого підходу до проєктно-технологічного забезпечення підвищених характеристик турбодетандерних електростанцій. Аналіз сучасного стану розроблення турбодетандерних електростанцій дав підстави установити, що натепер традиційні підходи значною мірою вичерпали можливості підвищення їх технічних характеристик. Більш того, складається ситуація, коли для забезпечення підвищення таких характеристик потрібне залучення не ізольованих проєктних чи технологічних, а сумісних проєктно-технологічних заходів. Для реалізації такого підходу застосовано метод узагальненого параметричного моделювання. При цьому за рахунок об’єднання проєктних і технологічних параметрів розширюється параметричний простір, у якому здійснюється пошук раціональних технічних рішень турбодетандерних електростанцій. Саме завдяки такому розширенню параметричного простору удається підвищити ефективність кінцевого рішення. Таке рішення неможливо досягнути тільки за рахунок проєктних чи тільки технологічних заходів. Розроблений підхід реалізовано у вигляді послідовності розв’язаних етапів. По-перше, це дослідження робочих процесів газодинаміки, тепломасопереносу та енергогенерування у турбодетандерних електростанціях. По-друге, це оптимізація технологічних операцій зміцнення елементів цих установок. По-трете, це розроблення реальних зразків турбодетандерних електростанцій із підвищеними технічними характеристиками. У цілому зазначені етапи, які здійснюються взаємоузгоджено на основі розробленого узагальненого параметричного підходу, дали можливість на 25 – 40 % підвищити довговічність елементів турбодетандерних електростанцій та забезпечити ККД за детандером на рівні 86 %.

Ключові слова: турбодетандерна електростанція; турбоустановка; дискретно-континуальне зміцнення, узагальнений параметр, проєктно-технологічне забезпечення; технічна характеристика

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ ПЛАНЕТАРНИХ МЕХАНІЗМІВ, УТВОРЕНИХ НА БАЗІ ДВОХ ПРОСТИХ ПЛАНЕТАРНИХ МЕХАНІЗМІВ ДЖЕЙМСА, ЗА ПОСЛІДОВНОЮ БЕЗКОНТУРНОЮ І ЗАМКНЕНОЮ З ОДНИМ КОНТУРОМ КІНЕМАТИЧНОЮ СХЕМОЮ

2023-10-10T20:22:40+03:00

У статті представлена методика порівняльного аналізу несучої здатності планетарних механізмів різних кінематичних схем з використанням декількох програмних середовищ CAD/CAE. Для реалізації методики порівняльного аналізу були використані програмні середовища КОМПАС-3D і SolidWorks. У першому середовищі виконувалися розрахунки за методикою стандарту ГОСТ 21354-87. Початкові дані і результати розрахунків, виконані комплексом програм КОМПАС-GEARS, зберігаються у відповідних файлах. У другому середовищі створювалася параметрична 3D геометрична твердотільна модель кінематичної схеми планетарного механізму. По цій моделі визначалися такі характеристики зубчастих коліс, як маса і осьовий момент інерції. Ці характеристики використовуються для виконання оптимізаційних розрахунків маси і швидкодії проєктованого планетарного механізму. Дослідження швидкодії планетарного механізму може бути проведене в SolidWorks Motion. Габаритні розміри моделі дозволяють конструктору виконати оцінку прийнятності заданим вимогам конструктивних обмежень на ці розміри. За методикою проведено дослідження придатності конструкцій зубчастих коліс, які були спроєктовані для замкнутого планетарного механізму в якості зубчастих коліс ступенів незамкнутого – послідовного безконтурного планетарного механізму. Замкнутий планетарний механізм утворений двома простими планетарними механізмами Джеймса. Безконтурний планетарний механізм утворений послідовним з'єднанням тих самих простих планетарних механізмів. Досліджувалися два випадки навантаження зубчастих коліс для даної кінематичної схеми планетарного механізму.

Ключові слова: простий планетарний механізм Джеймса (типу ); замкнутий планетарний механізм; безконтурний планетарний механізм; момент інерції зубчастого колеса; маса зубчастого колеса; маса планетарного механізму; контактна міцність зубчастого зачеплення; згинальна міцність зубчастого зачеплення; ресурс зубчастого зачеплення; 3D геометрична твердотільна модель кінематичної схеми планетарного механізму

ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЗРОСТАННЯ ВТОМНИХ ТРІЩИН В ОСЯХ ЗАЛІЗНИЧНИХ ВАГОНІВ

2023-12-03T21:04:24+02:00

Забезпечення опору пошкодженням – найважливіша вимога, яка пред'являється до залізничних осей. У статті детально розглянуто характеристики стійкості до поширення втомної тріщини осей зі сталі ЕА4Т (25CrMo4), які використовуються для швидкісного рухомого складу. Стійкість до розвитку втомних тріщин визначається характером кривої Періса-Ердогана da/dN=CK^m, параметрами якої є коефіцієнт C і показник ступеню m. Ці параметри встановлюють за результатами випробувань на втому зразків або натурних осей з тріщинами. Аналіз численних публікацій показав, що для зазначеної сталі спостерігається значний розкид значень цих параметрів. Такий розкид зумовлений низкою факторів, основними з яких є: різниця в досліджуваних об'єктах (від невеликих зразків типу SE(B) до натурних катаних осей діаметром 190 мм); відмінність способів навантаження (розтяг-стиск, плоский вигин, круговий вигин); розкид механічних властивостей сталі ЕА4Т. Проаналізовано відомі моделі геометрії поверхневих втомних тріщин та обрано найбільш прийнятну напівеліптичну форму їх лінії фронту. Значний розкид значень параметрів m і C не дозволяє достовірно встановити важливу для практичного прогнозування живучості характеристику – залишковий ресурс осей з тріщиною. Розроблено методику оптимізації цих параметрів, яка враховує напівеліптичну форму лінії фронту тріщини. Отримана формула, що зв'язує параметри m і C. Запропоновано метод визначення залишкового ресурсу осей за критерієм неруйнування. Встановлено залежність залишкового ресурсу від величини параметрів рівняння Періса-Ердогана при розвитку втомного руйнування. Обговорюється порядок встановлення термінів контролю осей для запобігання їх втомному руйнуванню.

Ключові слова: параметри рівняння Періса-Ердогана, втомна тріщина, залишковий ресурс осей.