Филиппов Глеб Сергеевич¹, кандидат физико-математических наук, заместитель директора, е-mail: filippov.gleb@gmail.com

Глазунов Виктор Аркадьевич¹, доктор технических наук, профессор, директор, е-mail: vaglznv@mail.ru

Лактионова Мария Михайловна¹, аспирант, е-mail: info@imash.ru

Терехова Анна Николаевна¹, кандидат технических наук, научный сотрудник, е-mail: anya-terehova@bk.ru

Гаврилина Любовь Васильевна¹, научный сотрудник , е-mail: griboedova04@mail.ru

¹Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

В статье рассматриваются механизмы параллельно-последовательной структуры, имеющие хорошие перспективы применения в различных областях. В частности, рассмотрен механизм с пятью степенями свободы для выполнения операций, отвечающих требованиям аддитивных технологий и высокопрецизионной хирургии, например, операциям на позвоночнике. Особенностью данного механизма является наличие четырех кинематических цепей, перемещающих рамку с установленным на ней рабочим органом. Решены задачи о положениях и скоростях.

Ключевые слова: механизм параллельно-последовательной структуры, 5 степеней свободы, аддитивные технологии, высокопрецизионная хирургия.

Список литературы

1. Ганиев Р.Ф. Проблемы механики машин и технологий. Перспективы развития Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН. Ч. I // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010. № 1. С. 3–20.
2. Григорьянц А.Г., Третьяков Р.С., Фунтиков В.А. Повышение качества поверхностных слоев деталей, полученных лазерной аддитивной технологией // Технология машиностроения. 2015. № 10. С. 68–73.
3. Пермяков М.Б., Пермяков А.Ф., Давыдова А.М. Аддитивные технологии в строительстве // European Research. 2017. № 1 (24). С. 14–15.
4. Глазунов В.А. Механизмы параллельной структуры и их применение: робототехнические, технологические, медицинские, обучающие системы. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2018. – 1036 с.
5. Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Манипуляционные механизмы параллельной структуры и их приложения в современной технике // ДАН. 2014. Т. 459. № 4. С. 1–4.
6. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Теоретические основы робототехники. М.: Наука, 2006. Кн. 1: 382 с.; Кн. 2: 375 с.
7. Чунихин А.Ю., Глазунов В.А. Разработка механизмов параллельной структуры с пятью степенями свободы, предназначенных для технологических роботов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017 № 4. С. 3–11.
8. Патент РФ на полезную модель № 160127. Пространственный механизм с пятью степенями свободы. Чунихин А.Ю., Глазунов В.А., Скворцов С.А., Духов А.В. В25J 1/00, Заявка 2015106848/02, 27.02.2015. Оп. 10.03.2016. Бюл. № 7.
9. Ющенко А.С. Коллаборативная робототехника – новые задачи и решения // Десятая Всероссийская мультиконференция по проблемам управления (МКПУ-2017). Материалы 10-й Всероссийской мультиконференции в 3-х томах. 2017. С. 137–139.
10. Григорьянц А.Г., Шишов А.Ю., Фунтиков В.А. Технологии локальной лазерной обработки электротехнической анизотропной стали диодными лазерами прямого действия // Технология машиностроения. 2017. № 8. С. 37–42.
11. Филиппов Г.С., Глазунов В.А. Перспективы применения механизмов параллельной структуры в аддитивных технологиях изготовления центрального тела сопла турбореактивного двигателя, высокопрецизионных хирургических манипуляциях, зондовой диагностике плазменных потоков // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2018. № 3. С. 121–128.
12. Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А., Филиппов Г.С. Актуальные проблемы машиноведения и пути их решения. Волновые и аддитивные технологии, станкостроение, роботохирургия // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 5. С. 16–25.
13. Ceccarelli M. Mechanism Design for Robots // The 11th IFToMM International Symposium on Science of Mechanisms and Machines. 2014. PP. 1–8.
14. Formalskii A.M. Unstable Mechanical Objects: Motion Control, Stabilization // Horizon Research Publishing Corporation. Universal Journal of Mechanical Engineering. 2017. Т. 5. № 5. С. 150–169.

Полный текст (PDF)

Воронин Сергей Григорьевич¹, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Летательные аппараты», е-mail: voroninsg@susu.ru

Согрин Андрей Игоревич¹, кандидат технических наук, доцент кафедры «Летательные аппараты», е-mail: sogrinai@susu.ru

Романов Константин Валерьевич¹, студент, магистрант кафедры «Летательные аппараты», е-mail: kost.romanov2012@yandex.ru

¹Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск

В работе предложена методика выбора и расчета параметров электропривода, предполагающая совместный выбор двигателя и передаточного отношения редуктора, что гарантирует заданную динамику движения с учетом необходимости минимизации энергопотребления и массогабаритных показателей всей аппаратуры. Предложены соотношения для расчета основных участвующих в выборе параметров электропривода: динамической добротности, требуемой мощности и оптимального передаточного отношения редуктора. Параметры электропривода в предлагаемой методике представлены в виде функций заданных динамических показателей и определены простыми аналитическими соотношениями. Кроме того, приведены соотношения для расчета основных размеров двигателя, позволяющие приблизительно оценить его массогабаритные показатели, в случае если стандартную электрическую машину подобрать не удалось. Представлена динамическая модель электропривода для проверки и уточнения сделанного выбора.

Ключевые слова: исполнительный электропривод, быстродействие, оптимизация параметров, оптимальное передаточное отношение редуктора, исполнительный электродвигатель, математическое моделирование, динамическая модель электропривода.

Список литературы

1. Siavash Rezazadeh and Jonathan W. Hurst. On the optimal selection of motors and transmissions for electromechanical and robotic systems // 2014 IEEE/RSJ international Confe­rence on Intelligent Robots and Systems, IEEE. 2014. P. 4605–4611. 
2. Pasch K., Seering W. On the drive systems for high-performance machines // ASME Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design. 1984. Vol. 106. P. 102–108. 
3. Servo motor selection criterion for mechatronic applications / H.J. Van de Straete, P. Degezelle, J. De Schutter, and R.J. Belmans // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 1998. Vol. 3. No. 1. P. 43–50.
4. Van de Straete H.J., De Schutter J., Belmans R.J. An efficient procedure for checking performance limits in servo drive selection and optimization // Mechatronics. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 1998. Vol. 4. No. 4. P. 378–386. 
5. Van de Straete H.J., De Schutter J., Leuven K.U. Optimal variable transmission ratio and trajectory for an inertial load with respect to servo motor size // Journal of Mechanical Design. 1999. Vol. 121. P. 544–551.
6. Fredrik Roos, Hans Johansson, and Jan Wikander. Optimal selection of motor and gearhead in mechatronic applications // Mechatro­nics. 2006. Vol. 16. No. 1. P. 63–72.
7. Cetinkunt S. Optimal design issues in high-speed high-precision motion servo systems // Mechatronics. 1991. Vol. 1. No. 2. P. 187–201.
8. Cusimano G. Generalization of a method for the selection of drive systems and transmissions under dynamic loads // Mechanism and Machine Theory. 2005. Vol. 40. No. 5. P. 530–558. 
9. Cusimano G. Choice of electrical motor and transmission in mechatronic applications: The torque peak // Mechanism and Machine Theory. 2011. Vol. 46. No. 9. P. 1207–1235.
10. Giberti H., Cinquemani S., Legnani G. A practical approach to the selection of the motor-reducer unit in electric drive systems // Mecha­nics Based Design of Structures and Machines. 2011. Vol. 39. No. 3. P. 303–319.
11. Selection and design of drive modules for robot joint based on dynamic load characteristics / Seo Jung-moo, Rhyu Se-hyun, Seo Jang-ho, Jung Hyun-kyo // International Journal of Control, Automation, and Systems: IJCAS; Heidelberg. 2017. Vol. 15. No. 2. P. 790–801.
12. A motor selection technique for designing a manipulator / C. Choi, S. Jung, S. Kim, J. Lee, T. Choe, S. Chung, and Y. Park // Proc. of International Conference on Control, Automation and Systems, 2007. P. 2487–2492.
13. Воронин С.Г. Электропривод летательных аппаратов: Конспект лекций. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. Ч. 1. − 171 с.
14. Полковников В.А., Петров Б.И., Рывкин С.Е. Электропривод летательных аппаратов: учебное пособие для авиационных вузов: 3-е изд. М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.
15. Динамические модели вентильного двигателя при различных сочетаниях параметров / С.Г. Воронин, Д.В. Коробатов, Р.Т. Киякпаев, А.С. Кульмухаметова // Известия Академии электротехнических наук РФ. Издание Академии электротехнических наук РФ. 2011. № 12. С. 47−52.
16. Крымов Б.Г., Рабинович Л.В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1987. − 264 с.
17. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: учеб. пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. − 416 с.
18. Лифанов В.А. Расчет электрических машин малой мощности с возбуждением от постоянных магнитов: учеб. пособ.: 2-е изд., перераб. и доп. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. – 164 с.
19. Rudolf Richter. Elektrische Maschinen. Zweiter Band: Synchronmaschinen und Einan-kerumformer // Springer Basel. eBook ISBN 978-3-0348-4139-9, DOI 10.1007/978-3-0348-4139-9. 707 p.
20. Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. М.: Высш. шк., 1988. – 479 с.

Полный текст (PDF)

Крестниковский Константин Владимирович¹, аспирант, е-mail: konstantinkrestnikovskii@mail.ru

Пановко Григорий Яковлевич, Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией вибромеханики¹, профессор кафедры «Прикладная механика» ², е-mail: gpanovko@yandex.ru

Шохин Александр Евгеньевич¹, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, е-mail: shohinsn@mail.ru

¹Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

²Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

В статье предлагается схема саморегулируемого дебаланса центробежного вибровозбудителя, обеспечивающего автоматическое поддержание постоянства виброскорости рабочего органа вибрационной машины при ее настройке на резонансный режим колебаний вне зависимости от изменения массы обрабатываемой среды (технологической нагрузки). Представлены методика и результаты расчета параметров упругой подвески дополнительного инерционного элемента дебаланса, чувствительного к изменению скорости вращения.

Ключевые слова: вибрационная машина, центробежный вибровозбудитель, саморегулируемый дебаланс, резонансный режим.

Список литературы

1. Вибрации в технике: справочник; в 6-ти т. / Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение. Т. 4. Вибрационные процессы и машины / под ред. Э.Э. Лавендела. 1981. – 509 с.
2. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1968. – 362 с.
3. Пат. 727240 СССР, М. Кл. В 06 В1/16. Дебалансный вибровозбудитель / С. А. Кручинин, Л.Г. Ходорковский, Н.Е. Вакатов; опубл. 25.04.80. Бюл. № 38.
4. Пат. 967586 СССР, М. Кл. В 06 В1/16. Дебалансный вибровозбудитель / С.А. Кручинин, В.И Сопов, Н.Е. Вакатов; опубл. 01.11.82. Бюл. № 39.
5. Пат. 2324548 Российская Федерация, МПК В06В1/16. Дебалансный вибровозбудитель / В.Н. Дмитриев, А.А. Горбунов, И.И. Мавзютов; опубл. 20.05.2008. Бюл. № 14.
6. Пат. 2324546 Российская Федерация, МПК В06В1/16. Дебалансный вибровозбудитель / В.Н. Дмитриев, А.А. Горбунов; опубл. 20.05.2008. Бюл. № 14.
7. Пат. 985486 СССР, М. Кл. В 06 В1/16. Гидравлический дебалансный вибратор / В.А. Копаев, Р.С. Косинский; опубл. 30.12.82. Бюл. № 48.
8. Ниселовская Е.В., Пановко Г.Я., Шохин А.Е. Колебания механической системы, возбуждаемые неуравновешенным ротором асинхронного электродвигателя // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. № 6. С. 17–23. 
9. Panovko G.Y., Shokhin A.E., Eremeikin S.A. The control of the resonant mode of a vibrating machine that is driven by an asynchronous electro motor // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2015. Vol. 44. No 2. P. 109–113. 
10. Comparative analysis of two control algorithms of resonant oscillations of the vibration machine driven by an asynchronous ac motor / G. Panov­ko, A. Shokhin, S. Eremeykin, A. Gorbunov. Journal of Vibroengineering. 2015. Vol. 17. No 4. P. 1903–1911.
11. Пат. 185975 Российская Федерация, МПК B 06 B 1/16. Центробежный вибровозбудитель с регулируемым статическим моментом массы дебаланса / Пановко Г.Я. и др.; опубл. 25.12.2018. Бюл. № 36.
12. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М.: URSS, 2017. – 416 с.
13. Гончаревич И.Ф., Фролов К.В. Теория вибрационной техники и технологии. М.: Наука, 1981. – 319 с.

Полный текст (PDF)

Сирицын Алексей Иванович¹, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии машиностроения и САПР, е-mail: aleksey.siritsin@yandex.ru

Широких Эдуард Валентинович¹, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой технологии машиностроения и САПР , е-mail: shred49@mail.ru

Попов Андрей Александрович¹, студент 4-го курса, е-mail: andrew1596@yandex.ru

Адамушко Надежда Николаевна¹, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин, е-mail: adamushkon@bk.ru

¹Коломенский институт (филиал) Московского политехнического университета

В работе изложены особенности проектирования и выбора рациональных конструктивных параметров шпиндельного узла навесной головки для токарного станка по условиям обеспечения заданных жесткости и виброустойчивости узла. Получены экспоненциальные зависимости, позволяющие на ранних этапах проектирования осуществлять расчетный экспресс-анализ влияния жесткости шпиндельного узла на величины консоли шпинделя и его межопорного расстояния.

Ключевые слова: навесная шпиндельная головка; проектирование; конструктивные параметры; жесткость шпиндельного узла; межопорное расстояние; вылет консоли; экспоненциальные зависимости; виброустойчивость шпиндельного узла.

Список литературы

1. Гаспаров Э.С. Обеспечение динамического качества высокоскоростных шпиндельных узлов на основе моделирования и безразборной оценки состояния опор: дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. – Самара, 2016. URL: http://www.ulstu.ru/main?cmd=file&object=13216 (дата обращения: 03.12.2018).
2. Сирицын А.И., Башкиров В.Н., Широких Э.В. Повышение виброустойчивости обработки на карусельных станках с ЧПУ // Современные проблемы теории машин: Материалы IV международной заочной научно-практической конференции. Новокузнецк: НИЦ МС. 2016. № 4 (2). С. 119–128.
3. Сирицын А.И., Башкиров В.Н., Широких Э.В. Повышение виброустойчивой обработки на карусельно-шлифовальных станках с ЧПУ // Комплексные проблемы развития науки, образования и экономики региона. – Научно-практический журнал Коломенского института (филиала) Московского политехнического университета. 2016. № 2 (9). С. 49–59. 
4. Металлорежущие станки: учеб. для машиностроит. вузов; под ред. В.Э. Пуша. М.: Машиностроение, 1986. – 256 с.
5. Металлорежущие станки и автоматы: учеб. для машиностроит. вузов; под ред. А.С. Проникова. М.: Машиностроение, 1981. – 479 с.
6. Каминская В.В., Левина З.М. Расчет жесткости станков. М.: Машиностроение, 1983. – 47 с.
7. Кирилин Ю.В., Шестирников А.В. Расчет и проектирование шпиндельных узлов металлорежущих станков с опорами качения: Учеб. пособие. – Ульяновск: УлГТУ, 1998. – 72 с. 
8. Патент RU № 2396147, МПК: B23B 19/02. Шпиндельный узел и способ регулирования частоты его собственных колебаний / Шипулин А.В., Корнеев И.В., Шкинев К.Е., Молдаванов И.В.; опубл. 10.08.2010, бюл. № 22.
9. Стабилизация динамического состояния станка как основа решения задач повышения точности механической обработки деталей / Б.М. Бржозовский, М.Б. Бровкова, В.В. Мартынов, И.Н., Янкин // Вестник СГТУ. Надежность машин. 2006. № 3 (14). С. 61–70.
10. Сирицын А.И. Проектирование приводов главного движения и подачи металлорежущих станков с ЧПУ: учеб. пособие. Коломна: Коломенский институт МГОУ, 2001. – 85 с. 
11. Перель Л.Я. Подшипники качения: справ. М.: Машиностроение, 1983. – 543 с.
12. Выбор наиболее подходящей линии тренда для данных. URL: https://support.office.com/ru-ru/article/Выбор-наиболее-подходящей-линии-тренда-для-данных-1bb3c9e7-0280-45b5-9ab0-d0c93161daa8 (дата обращения: 29.11.2018).

Полный текст (PDF)

Полилов Александр Николаевич¹, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией безопасности и прочности композитных конструкций, е-mail: polilov@imash.ru

Татусь Николай Алексеевич¹, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории безопасности и прочности композитных конструкций, е-mail: nikalet@mail.ru

¹Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

В данной работе проведен краткий анализ прямых технологических и конструкционных эффектов, которые может дать применение низкомодульных и высокопрочных стеклопластиков в упругих элементах типа листовых равнопрочных рессор. Профилированные упругие элементы способны за счет рациональной формы запасать втрое большую упругую энергию, а благодаря низким плотности и модулю упругости обеспечивать в идеальном варианте снижение массы в 15 раз по сравнению с аналогичными стальными многолистовыми рессорами.

Ключевые слова: композитный материал, низкомодульный и высокопрочный стеклопластик, равнопрочная листовая пружина, профилированная балка.

Список литературы

1. Полилов А.Н. Этюды по механике композитов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. – 320 с.
2. Gibson R.F. Principles of composite material mechanics. Third Edition. CRC Press Content, 2011. – 683 p.
3. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Биомеханика прочности волокнистых композитов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2018. – 328 с.
4. Люкшин Б.А. Композитные материалы. Томск, 2012. – 102 с.
5. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Проектирование разветвляющихся или профилированных композитных элементов по аналогии со структурой кроны дерева // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017. № 6. С. 76–84. 
6. Волкова Н.В., Голованов В.И., Медведев В.В. Использование композитно-волокнистых материалов для амортизирующих конструкций // Труды Крыловского государственного научного центра. 2017. № 3 (381). С. 129–132.
7. Полилов А.Н., Татусь Н.А., Плитов И.С. Оценка влияния разориентации волокон на жесткость и прочность профилированных композитных элементов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. № 5. С. 58–67.
8. Using tailored fibre placement technology for stress adapted design of composite structures / A. Spickenheuer, M. Schulz, K. Gliesche, G. Hein­-rich // Plast. Rubber Compos. – Macromol. Eng., 2008. V. 37. No. 5. Р. 227–232.
9. Malakhov A.V., Polilov A.N. Design of composite structures reinforced curvilinear fibres // Composites: Part A. 2016. Vol. 87. P. 23–28. 
10. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Экспериментальное обоснование критериев прочности волокнистых композитов, проявляющих направленный характер разрушения // Вестник ПНИПУ (Пермский национальный исследовательский политехнический университет). «Механика». 2012. № 2. С. 140–166. 
11. Шишковский И.В. Основы аддитивных технологий высокого разрешения. Санкт-Петербург: Изд-во Питер, 2015. – 348 с. 
12. Зленко М.А., Нагайцев М.В., Довбыш В.М. Аддитивные технологии в машиностроении: пособ. для инженеров. М.: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2015. – 220 с.

Полный текст (PDF)