Юрчишин Оксана Ярославівна. Пружно-демпфуючі характеристики та прогнозування меж використання широкодіапазонних цангових патронів : Дис... канд. наук: 05.03.07 - 2008.
Анотація до роботи:
Ючишин О. Я. Пружно-демпфуючі характеристики та прогнозування меж використання широкодіапазонних цангових патронів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.03.01 – "Процеси механічної обробки, верстати та інструменти", Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2008.
Дисертація присвячена дослідженню пружно-демпфуючих характеристик та прогнозуванню меж використання ШЦП з мультиплікацією для токарних верстатів.
На основі аналізу досягнень науки і техніки проведено дослідження відомих конструкцій ШЦП та існуючого стану методик їх досліджень. Проведено теоретичні дослідження динамічної системи шпиндель-ШЦП-деталь, розроблено методики експериментальних досліджень для визначення пружно-дисипативних властивостей затискних цангових патронів різних типів. Розроблено математичну модель пружної системи «шпиндель-патрон-деталь» з врахуванням коефіцієнту демпфування та модель процесу контактної взаємодії заготовки для існуючих і нових конструкцій ШЦП.
Проведено експериментальні дослідження та промислове випробування конструкцій ШЦП з покращеними демпфуючими властивостями. Розроблено план експерименту за чотирма факторами і на основі експериментальних даних отримано математичну модель пружних відтискань системи П-Д. Експериментальні вимірювання динамічної характеристики процесу демпфування проводились за визначенням частот вільних коливань оправки та визначенні логарифмічних декрементів коливань оправки затиснутої в цанговому патроні.
Здійснено наукове прогнозування розвитку затискних механізмів по критерію широкодіапазонності з використанням патентної інформації і статистичних методів прогнозування. Методом морфологічного синтезу за поєднанням альтернатив отримано нові конструкції широкодіапазонних цангових патронів на рівні винаходів та корисних моделей, захищених патентами України.
У дисертації вирішено важливу науково-технічну задачу, яка пов’язана з розширенням технологічних можливостей токарних верстатів і підвищення продуктивності і якості обробки за рахунок дослідження та прогнозування меж використання ШЦП з покращеними пружно-демпфуючими властивостями.
Вперше встановлено характер зміни радіальної жорсткості патрона по куту повороту, і визначено, що детермінована складова зміни жорсткості відповідає полігармонічному процесу із суттєвими третьою, шостою та другою гармоніками, а випадкова складова є квазістатичним по куту повороту сили процесом із законом розподілу, близьким до нормального.
Розроблено математичну модель коливального процесу системи шпиндель-патрон-деталь, де враховано пружно-демпфуючі характеристики цієї системи, що дозволяє комплексно оцінювати вплив демпфуючих і пружних властивостей контактних груп цангового механізму на рівень коливань заготовки.
Вперше на основі пружно-деформаційної моделі розроблено методику визначення дійсних значень згинних і кутових жорсткостей контактних груп цангового механізму за результатами вимірювання пружних зміщень.
Порівняльні випробування традиційних ЦП і ШЦП засвідчили, що стабільність характеристик ШЦП в 1,2-1,3 рази вища ніж в традиційного цангового патрона при вимірюванні осьового відтягування і сили проштовхування, стабільність моменту прокручування в 1,8 та радіального биття в 1,2 рази менша в ШЦП ніж традиційному ЦП, що дозволяє розробленим конструкціям ШЦП для ТРВ надійно затискати прутки з відхиленням діаметру 3-4мм.
Експериментально визначено високі пружно-демпфуючі властивості ШЦП за рахунок наявності додаткових стиків (проміжних затискних елементів та пластин) в замкненому силовому контурі
В результаті порівняння теоретичних та експериментальних даних встановлено, що суттєвими частотами похибок обробки є 300..400 Гц, резонансні області 800...900; 1400; 1700; 2000 Гц, ширина спектральної полоси 900..1000 Гц, високочастотні резонанси 700; 900; 2000; 3400; 3800 Гц, суттєві гармоніки з частотами менше 500Гц, резонансні області 900; 1400; 1700; 2000 Гц, ширина спектральної полоси 2000 Гц, високочастотні резонанси 3400; 3800 Гц.
Проведено прогноз розвитку ШЦП по показнику широкодіапазонності, який вказує на перспективність дослідження, конструювання і розвитку нових конструкцій цангових патронів в напрямку збільшення широкодіапазонності.
Синтезовано методом морфологічного аналізу нові конструкції ШЦП на рівні винаходів і корисних моделей, захищені патентами України.
Результати роботи передані для впровадження ТОВ ОСП "Корпорація Ватра".
Публікації автора:
Юрчишин О.Я. Становлення і розвиток наукової школи по створенню затискних механізмів в НТУУ «КПІ» // Дослідження з історії техніки: Зб.наук.пр. – К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка» – 2004. – Вип. 5. – С. 144-151.
Юрчишин О.Я. Виникнення та еволюція цангових затискних механізмів // Дослідження з історії техніки: Зб.наук.пр. – К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка» – 2005. – Вип. 6. – С. 78-85.
Кушик В.Г., Юрчишин О.Я. Затискні патрони з широким діапазоном затискуваних заготовок // Технологія і техніка друкарства: Зб.наук.пр. – 2004 – №4. –– С. 97-105.
Розроблено морфологічну таблицю пошуку нових конструкцій ШЦП різних типів.
Приведено результати порівняльних експериментальних досліджень широкодіапазонного цангового патрона з одинарною мультиплікацією і традиційної цанги на спеціальному лабораторному стенді.
Кузнєцов Ю.М., Юрчишин О.Я. Вплив факторів на пружно-демпфуючу систему «широкодіапазонний цанговий патрон – деталь» // Промислова гідравліка і пневматика. – Вінниця. – 2007. - №1.
За допомогою багатофакторного планування експерименту на ЕОМ запропоновано математичну модель апроксимації результатів досліджень.
Струтинський В.Б., Юрчишин О.Я. Визначення динамічних властивостей токарно-накатного верстата при дії експлуатаційних навантажень // Наукові нотатки Міжвузівський збірник за напрямком «Інженерна механіка».–Випуск 20.–2007.–С.495-497.
Розраховано динамічну похибку обробки по знайдених передавальних функціях.
Патент України №73045, МПК В23В31/30, В23В31/10. Гідромеханічний затискний патрон / Кузнєцов Ю. М, Гуменюк О.А., Юрчишин О.Я.– №2004031960; Заявл. 16.03.04; Опубл. 16.05.2005, Бюл. №5.
Патент України №9254, МПК В23В13/00. Механізм затиску і подачі прутка / Кузнєцов Ю. М, Кушик В.Г, Юрчишин О.Я.– №200501976; Заявл. 03.03.05; Опубл. 15.09.2005, Бюл. №9.
Патент України №9627, МПК В23В31/20. Затискний патрон / Кузнєцов Ю. М, Кушик В.Г, Волошин В.Н., Юрчишин О.Я.– №200500992; Заявл. 03.02.05; Опубл. 17.10.2005, Бюл. №10.
Патент України №9804, МПК В23В13/00. Механізм затиску пруткового матеріалу / Кузнєцов Ю. М, Кушик В.Г, Ковальчук Р.І, Юрчишин О.Я. – № 200503140; Заявл. 05.04.05; Опубл. 17.10.2005, Бюл. №10.
Патент України №9806, МПК В23В31/20. Затискний патрон / Кузнєцов Ю. М, Кушик В.Г, Юрчишин О.Я.– №200503143; Заявл. 05.04.05; Опубл. 17.10.2005, Бюл. №10.
Патент України №18491, МПК В23В31/20, В60Т17/00. Цанговий затискач / Кузнєцов Ю. М, Юрчишин О.Я.– №u200604714; Заявл. 27.04.06; Опубл. 15.11.2006, Бюл. №11.
Патент України №18492, МПК В23В31/20, В60Т17/00. Цанговий затискач / Кузнєцов Ю. М, Юрчишин О.Я. – №u200604715; Заявл. 27.04.06; Опубл. 15.11.2006, Бюл. №11.
Юрчишин О.Я. Наукова школа по створенню затискних механізмів в НТУУ «КПІ» // Матеріали 3-ї Всеукраїнської науково-практичної конференції «Український технічний музей: історія, досвід, перспективи» / 20-21 травня 2004р., Київ, С. 108-110.
Юрчишин О.Я. Вплив широкодіапазонності на конструкцію цангових затискних механізмів // Тези доповідей Четвертої всеукраїнської молодіжної науково-технічної конференції «Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї – наука - виробництво» / 1 – 4 листопада 2004р., Київ. –– С. 64-65.
Юрчишин О.Я. Дослідження характеристик широкодіапазонних цангових патронів з одинарною мультиплікацією для токарно-револьверних верстатів з ЧПК // Тези доповідей п’ятої Всеукраїнської молодіжної науково-технічної конференції «Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї – наука - виробництво» / 26-29 жовтня 2005р., Суми. –– С. 101-102.
Юрчишин О.Я. Експериментальні дослідження характеристик широкодіапазонних цангових патронів для токарно-револьверних верстатів з ЧПК // Материалы Шестой ежегодной Промышленной конференции с международным участием и блиц выставки «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях» / 20-24 февраля 2006г., п. Славское, Карпаты. – С.405.
