Рахманов Алексей Платонович¹, начальник отдела расчетов на прочность, e-mail: Rakhmanov1972@yandex.ru

Разумовский Игорь Александрович², доктор технических наук, профессор, гл. научный сотрудник лаборатории механики разрушения и живучести, e-mail: murza45@gmail.com

¹АО «НИКИЭТ» имени Н.А. Доллежаля

²Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Статья посвящена расчетной оценке концентрации напряжений в резьбовых соединенях. Изложены результаты разработки программного комплекса (ПК), ориентированного на численное моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) и прочности резьбовых соединений высоконагруженных элементов конструкций при статическом и циклическом нагружениях. Программный комплекс включает серию программ (в среде ANSYS), обеспечивающих возможность расчета упругопластического НДС с учетом контактного взаимодействия резьбовых соединений «шпилька-гайка» и «шпилька-фланец» при силовых и температурных воздействиях. Приводятся примеры расчета типовых соединений «шпилька-гайка» при статических и циклических силовых и тепловых нагрузках.

Ключевые слова: резьбовые соединения, нормативные документы, силовое и тепловое нагружение, упругопластические деформации, циклическая прочность

Список литературы

1. Факторы оценки напряженных состояний, прочности и ресурса ответственных резьбовых соединений / Н.А. Махутов, Ю.К. Петреня, М.М. Гаденин, С.В. Иванов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 7. С. 44–54.
2. Махутов Н.А. Проблемы диагностики резьбовых соединений с учетом механических свойств материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов 2014. Т. 80. № 7. С. 40–44.
3. Махутов Н.А., Зацаринный В.В. Эффекты упругопластического деформирования и ползучести в резьбовых соединениях // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 9. С. 54–59.
4. Махутов Н.А., Зацаринный В.В. Расчетно-экспериментальная оценка прочности и ресурса резьбовых соединений с учетом упругопластических деформаций // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2015. № 1. С. 30–39.
5. Махутов Н.А., Гаденин М.М. Комплексная оценка прочности, ресурса, живучести и безопасности машин в сложных условиях //Проблемы машиностроения и надежности машин. 2020. № 4. С. 20–24.
6. Кожевников В.Ф. Контактное взаимодействие болта со стенками отверстий в двухсрезном соединении // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2012. № 3. С. 55–60.
7. Разумовский И.А. Экспериментальные методы исследования напряженно-деформированного состояния: история, проблемы, перспективы развития // Машиностроение и инженерное образование. 2018. № 2. С. 17–0. 
8. Определение остаточных напряжений в поверхностном слое впадин резьбы / А.Н. Овсеенко, Д.Н. Клауч, Д.П. Носов, А.А. Пономарев, И.В. Котов, В.М. Терехов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 4. С. 55–59.
9. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86) / Госатом­энергонадзор СССР. М.: Энергоатомиздат, 1989 г. – 525 с.
10. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые соединения. М.: Машиностроение, 1973. – 256 с.
11. Якушев А.И., Мустаев Р.Х., Мавлютов Р.Р. Повышение прочности и надежности резьбовых фланцевых соединений. М.: Машиностроение, 1979. – 215 с.
12. Иосилевич Г.Б., Мавлютов Р.Р., Рокитянская И.В. Исследование напряженного состояния и концентрация напряжений в резьбовых соединениях // Вестник машиностроения. 1974. № 11. С. 21–23.
13. Кагаев В.П., Дроздов. Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. М.: Высшая школа. 1991. – 319 с.
14. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчеты на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1979. – 702 с.
15. Maruyama K. Stress analysis of a bolt-nutjoint by the finite element method and the cooper-electroplanting method // Bull. of ISME. 1973.
16. No 94. P. 671–678.16. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. М.: Машиностроение, 1990. – 365 с.
17. РД-ЭО 0330-01. Руководство по расчету на прочность оборудования и трубопроводов реакторных установок РБМК, ВВЭР и ЭГП на стадии эксплуатации. Москва, 2004. – 157 с. 

Дикарева Валерия Витальевна¹, cтудент 3-го курса образовательной программы «Аддитивные технологии», кафедра «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии», e-mail: vaaleri@bk.ru.

Петров Павел Александрович¹, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии, e-mail: petrov_p@mail.ru.

Свирин Михаил Сергеевич¹, студент 3-го курса образовательной программы «Аддитивные технологии», кафедра «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии», e-mail: misvirin@yandex.ru

Жихарева Елена Дмитриевна¹, старший преподаватель Центра проектной деятельности Мосполитеха, e-mail: lenyuch@mail.ru 

Молчанов Руслан Андреевич², директор компании «Filamentarno!», e-mail: info@filamentarno.ru

¹Московский политехнический университет 

²Компания «Filamentarno!»

В данной статье приведена оценка экономической целесообразности применения аддитивной технологии FFF для 3D-печати выплавляемых моделей (восковок) из воскоподобного пластика. Рассмотрено применение восковок для подготовки производства детали «Крышка картера» по технологии литья по выплавляемым моделям (ЛВМ). Выполнено сравнение данной технологии подготовки восковок с традиционными методами: изготовление восковки в пресс-форме, на фрезерном станке, на специализированном 3D-принтере из воска, фотополимерных светоотверждаемых материалов либо им подобным. Получена регрессионная модель расчета стоимости изготовления изделия по технологии ЛВМ, обеспечивающая прогнозирование стоимости изготовления детали «крышка картера» с применением технологии ЛВМ. Установлено, что порог рентабельности применения FFF технологии при изготовлении восковок из воскоподобного пластика составляет 199 штук. Приведены рекомендации по выбору технологии изготовления восковки для технологии ЛВМ.

Ключевые слова: восковка, одноразовая (выплавляемая) модель, технология ЛВМ, аддитивная технология FFF, воскоподобный пластик для 3D-печати, рентабельность

Список литературы

1. 3dsourced.com: The Complete Guide to Lost Wax Casting and Wax 3D Printing. URL: https://3dsourced.com/3d-printing-technologies/lost-wax-casting-3d-printing/ (дата обращения: 30.06.2020). 
2. Sarojrani Pattnaik, D. Benny Karunakar, P.K.Jha. Developments in investment casting process – a review // Journal of Materials Processing Technology. Vol. 212. Issue 11. November 2012. P. 2332–2348.
3. Информационно-справочный портал по ме­-таллургии и литейному делу: Литье по выплавляемым моделям: URL: http://metalurgu.ru/lite-v-razovyie-formyi/lite-po-vyiplavlyaemyim-modelyam.html (дата обращения: 30.06.2020). 
4. 3dinsider.com 3D Printing with Wax: The Process of Lost Wax Casting: URL: https:// 3dinsider.com/wax-3d-printing/ (дата обращения: 30.06.2020). 
5. Top3dshop.ru: Печать воском на 3D-принтере: URL: https://top3dshop.ru/blog/wax-3d-printing.html (дата обращения: 30.06.2020). 
6. 3dsourced.com: The Complete Guide to Lost Wax Casting and Wax 3D Printing. URL: https://3dsourced.com/3d-printing-techno­logies/lost-wax-casting-3d-printing/ (дата обращения: 30.06.2020). 
7. proto3000.com: Benefits of Using 3D Printing Technology for Investment Casting. URL: https://proto3000.com/applications/invest­ment-casting/ (дата обращения: 30.06.2020). 
8. envisiontec.com: From Plastics to Wax: Premium Castable Resins. URL: https://envisiontec.com/3d-printing-materials/castable/ (дата обращения: 30.06.2020). 
9. 3dtoday.ru: Даешь доступное литье в массы! Совсем скоро встречайте Wax3D от компании «Filamentarno!». URL: http://3dtoday.ru/blogs/filamentarno/give-available-casting-to-the-masses-soon-meet-wax3d-from-the-company-/ (дата обращения: 30.06.2020).
10. 3dpulse.ru: В СибГУ нашли способ печатать воском. URL: https://www.3dpulse.ru/news/nauchnye-razrabotki-tehnologii/v-sibgu-nashli-sposob-pechatat-voskom/ (дата обращения: 30.06.2020). 
11. Filaments.ca: Print2Cast WAX Filament – 1.75 mm. URL: https://filaments.ca/products/print2cast-wax-filament-1-75mm (дата обращения: 30.06.2020). 
12. 3dtoday.ru: Wax3D. Из чертежа в металл. URL: https://3dtoday.ru/blogs/filamentarno/wax3d-printing-wax-models-for-casting-in-fdm-3d-printer/ (дата обращения: 30.06.2020). 
13. Доступная печать восковых форм для литья // Аддитивные технологии. 2019. № 4. С. 30-33. URL: https://additiv-tech.ru/pub­li­ca­tions/dostupnaya-pechat-voskovyh-form-dlya-litya.html (дата обращения: 30.06.2020). 
14. All3DP. How to 3D Print With Wax: URL: https://all3dp.com/2/wax-3d-printing-how-to-3d-print-wax/ (дата обращения: 30.06.2020). 
15. 3DiY: Пластики для 3D печати, все что нужно знать о материалах URL: https://3d-diy.ru/wiki/3d-printery/raznovidnosti-plasti-kov-3D-pechati/#Moldlay (дата обращения: 30.06.2020). 
16. Experimental Study on Mold-Lay Filament instead of Wax in Investment Casting Process/ Imam Kusyairi, Helmy Mukti Himawan, Moch Agus Choiron, Yudy Surya Irawan, Rachmat Safari, Dagus Resmana Djuanda// Journal of Energy, Mechanical, Material, and Manufacturing Engineering. Vol. 5. No. 1. May 2020.
17. Alibaba.com: Wax-3d-printer filament for mold making filament [сайт]. URL: https://russian.alibaba.com/product-detail/wax-3d-printer-filament-for-mold-making-filament-60041196021.html?spm=a2700.icbuShop.41413.9.1baace4002NqMj (дата обращения: 30.06.2020). 
18. Indiamart.com: Think3D Wax Filament: [сайт]. URL: https://www.indiamart.com/proddetail/wax-filament-17290071055.html (дата обращения: 30.06.2020). 
19. i-beamfilament.com: I-BEAM BLUE WAX PLA – Casting Filament for 3D Printers 1.75 mm/1 kg Spool. URL: https://i-beamfilament.com/product/i-beam-blue-wax-pla-casting-3d-printer-filament-1-75mm-1kg-spool/ (дата обращения: 30.06.2020).

Вартанов Михаил Владимирович¹, доктор технических наук, профессор кафедры «Технологии и оборудование машиностроения, e-mail: m.v.vartanov@mospolytech.ru

Власов Алексей Сергеевич¹, магистрант кафедры «Технологии и оборудование машиностроения», e-mail: barclaus2@yahoo.com

¹Московский политехнический университет

В статье рассмотрены перспективы применения промышленных роботов для выполнения механической отделочной обработки деталей в машиностроении. Приведены схемы построения операций с использованием роботов и состав ячейки для выполнения роботизированной отделочной обработки колеса вертолета. Проведены экспериментальные исследования и определены оптимальные режимы резания, обеспечивающие требуемое качество детали после обработки поверхности.

Ключевые слова: роботизированные системы, отделочная обработка, экспериментальные исследования, качество поверхности

Список литературы

1. Пилиневич Л.П. Пористый алмазный инструмент с анизотропной поровой структурой для шлифовально-полировальных работ // Доклад БГУИР, 2016. № 3 (97). С. 44–48.
2. Pandremenos J., Stavropoulos P., Chryssolouris G. Machining with robots: a critical review // 7th International Conference on Digital Enterprise Technology, Athens, Greece, 2011. P. 221‒230.
3. Milutinovic D., Glavonjic M., Slavkovic N. Reconfigurable robotic machining system controlled and programmed in a machine tool manner // International Journal Adv. Manuf. Technology. 2011. P. 1217–1229.
4. Вартанов М.В., Зинина И.Н., Зотин Д.О. Технологические возможности роботизированной отделочной обработки деталей в условиях многономенклатурного производства // Вестник РГАТУ. 2017. № 1 (40). C. 190–193.
5. Robotic High-Speed Machining of Aluminum Alloys / I. Zaghbani, M. Lamraou, V. Songmene, M. Thomas, el M. Badaoui // Proc. of the 4th edition of the International Conference on High Speed Machining (ICHSM’2010), Harbin, China, 2011. P. 584‒589.
6. Increasing the Milling Accuracy for Industrial Robots Using a Piezo-Actuated HighDynamic Micro Manipulator / O. Sörnmo, B. Olofsson, U. Schneider, A. Robertsson, R. Johansson // 2012 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), 2012. P. 104‒110.
7. Seong Hyeon K., Eunseok N., Soon-Hong H. Robotic Machining: A Review of Recent Progress // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2019. P. 1629‒1642.
8. Krantz M., Andersson R. Robotized Polishing and Deburring with Force Feedback Control: Master Thesis, Master Degree program in Robotics, University West, Department of Engineering Science, S-461 86 Trollhättan, SWEDEN, 2010.
9. Мисюров М.Н. Силовое управление роботами и его применение для удаления заусенцев промышленных деталей // Молодой ученый. 2016. № 3 (107). C. 155–158. 
10. Белова Н.В., Малинина О.В. Применение полного факторного эксперимента при измерении параметров газового потока // Молодой ученый. 2010. № 4 (15). С. 65–70.
11. Кристаль М.Г., Горелова А.Ю. Обработка результатов планирования экстремального эксперимента: учеб. пособие. Волгоград: ВолГТУ, 2019. – 70 с.

Терещук Валерий Сергеевич¹, кандидат технических наук, действительный член Академии Космонавтики им. К.Э. Циолковского, старший научный сотрудник ИМАШ РАН, е-mail: velta-nv@mail.ru

¹Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

В работе рассматривается возможность моделирования сложной биологической системы с использованием классических законов механики и газодинамики. На основании описания процессов, происходящих в системе, была разработана математическая модель применительно к легким человека. Модель позволяет рассчитывать и прогнозировать изменение темпа расхода выдыхаемого воздуха, давления в легких, сопротивления голосовой щели при выдохе, силы сжатия мышц и скорости воздушной струи при выдохе. Эта математическая модель легких может быть применена в медицинской практике при диагностике состояния пациентов.

Ключевые слова: темп расхода выдыхаемого воздуха, эластичность легких, голосовая щель

Список литературы

1. Терещук В.С. Математическая модель легкого в приложении к спирограмме (реферат) // Академия наук СССР. Биофизика. Т. ХХХII. № 3. 1987.
2. Терещук В.С. Математическая модель легкого в приложении к спирограмме (реферат) // Сб. тезисов Международной конференции «Машины, технология и материалы для современного машиностроения», посвященной 80-летию Института машиноведения им. А.А. Благонравова, 21–22 ноября 2018 г., Москва. С. 190.
3. Дьяченко А.И. Математические модели механики легких c распределенными параметрами: автореф. дис…док. техн. наук. Москва, 2003. ‒ 280 с.
4. Соколов Е.И., Федосенко Н.Б., Яценко А.А. Математическое и вычислительное моделирование легких человека // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физ.-мат. науки. 2012. № 4. С. 32‒39.
5. Трусов П.В., Зайцева Н.В., Цинкер М.Ю. Моделирование процесса дыхания человека: концептуальная и математическая постановки // Математическая биология и биоинформатика. 2016. Т. 11. № 1. С. 64‒80. 
6. Ивахно Н.В., Канунникова А.С., Федоров С.С. Математическое моделирование процессов в дыхательной системе человека // Вестник новых медицинских технологий. 2015. № 2. С. 1‒3.
7. Камолова А.Ф., Шамратова А.Р., Инсарова Г.Е. Физиология системы дыхания. Уфа: ФТБОУ ВО БГМУ Минздрава России, 2016. ‒ 60 с.
8. Effective time of the forced expiratory Spirogram in health and airways obstruction / J. Jordanoglou, E. Koursouba et al. // Thorax. 1979. Vol. 34. P. 187‒193.
9. Навратил М., Кадлец К., Даум С. Патофизиология дыхания. М.: Медицина, 1967. ‒ 372 с.
10. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: 9-е изд. М.: Высшая школа, 2003. ‒ 479 с.
11. Вейбель Э.Р. Морфометрия легких человека. М.: Медицина, 1970. ‒ 176 с.

Кириллов Валерий Владимирович¹, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Двигатели летательных аппаратов», e-mail: kirillovvv@susu.ru

¹Южно-Уральский государственный университет

В данной работе предлагается математическая модель переходных процессов в замкнутом контуре энергетической установки с естественной циркуляцией двухфазного теплоносителя, включающая одномерные уравнения неразрывности, импульса, энергии потока, уравнение неразрывности паровой фазы. Разработан эффективный численный метод реализации математической модели на основе неявной разностной схемы и метода Ньютона. Система разностных уравнений решена двухточечной матричной циклической прогонкой. Рассмотрены варианты циклической прогонки для контура постоянного и переменного проходного сечений. Выполнены расчеты переходных процессов при скачкообразном изменении тепловой нагрузки в парогенераторе.

Ключевые слова: замкнутый контур, теплообмен, переходные процессы, неявная разностная схема, циклическая прогонка

Список литературы

1. Динамические режимы работы судовых ядерных энергетических установок / А.А. Саркисов, А.А. Крайнов, Б.М. Лихтеров, В.В. Обольянинов, В.Н. Пучков. Л.: Судостроение, 1971. – 269 с.
2. Митенков Ф.М., Моторов Б.И. Нестационарные режимы работы судовых ядерных энергетических установок. Л.: Судостроение, 1970. – 194 с.
3. Арифметчиков Е.Ф. Нестационарные процессы в ядерном реакторе с циркулирующей сжимаемой средой, вызванные разуплотнением контура и динамикой его отдельных элементов. М., 1967. – 20 с. (Препринт Ин-т атом, энергии: ИАЭ-1425).
4. Арифметчиков Е.Ф. О расчете: нестационарных процессов в ядерной установке с газовым охлаждением. М., 1968. – 20 с. (Препринт/Ин-т атом. Энергии: ИАЭ-1758).
5. Арифметчиков Е.Ф. Об одном эффективном методе расчета нестационарных процессов в многопетловой ядерной установке с газовым теплоносителем. М., 1970. – 24 с. (Препринт/Ин-т атом, энергии: ИАЭ-2050).
6. Арифметчиков Е.Ф. Эффективная методика численного расчета нестационарных процессов в установках со сложной системой коммуникаций. В кн.: Физика ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1970. С. 62–81.
7. Исследование динамики естественной циркуляции теплоносителя в замкнутом контура / Р.М. Калинин, Л.Б. Гусев, М.М. Назарчук, М.М. Ковецкая // Теплофизика и теплотехника. 1980. № 37. С. 54–60.
8. Мейер Дж.Е., Роуз Р.Р. Применение интегральной модели количества движения для изучения колебаний потока в параллельных каналах при кипении // Труды Американского общества инженеров-механиков. Серия С: Теплопередача. 1963. Т. 85. № 1. С. 3–14. 
9. Плютинский В.И. Леппик П.А. Математическая модель динамики циркуляции в большом корпусном кипящем реакторе // Тр. Моск. энерг. ин-та. 1960. № 503. С. 109–117.
10. Barklay F.W., Nisman R.E. Transient Heat Transfer and Fluid Mechanics of a Recierculating Pressurized Water Loop during Blowdown and Cold Water Injection // J. Chem. Eng. Vol. 59. Nо 4. 1981. P. 28–36.
11. Храмов С.Н., Макаров С.С. Гидродинамические процессы в контуре с естественной циркуляцией теплоносителя при запуске теплообменного аппарата // Вестник ИжГТУ. 2000. № 4. С. 12–17.
12. Bielinski H., Mikielewicz J. Natural Circulation in Single and Two Phase Thermosyphon Loop with Conventional Tubes and Minichannels // Heat Transfer-Mathematical Modelling, Numerical Methods and International Technology. Intech, 2011. P. 475–496.
13. Ehrhard P., Muller U. Dynamical Beharviour of Natural Convection in a Single-Pgase Loop // J. of Fluid Mechanics. Vol. 217. August 1990. P. 487–518.
14. Кириллов В.В. О решении задач динамики в областях с перемещающимися границами // Труды XXXVIII НТК «Динамика теплофизических процессов». Челябинск: ЧПИ, 1986. С. 116–127.
15. Кириллов В.В. Расчет рабочих процессов в низкотемпературном газогенераторе с учетом движения гранул охладителя // Химическая физика и мезоскопия. 2009. Т. 11. № 2. С. 172–180.