ВИНТОВОЙ ТИП СИММЕТРИИ В ДЕТАЛЯХ МАШИН И ДИЗАЙНЕ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ НА 3D-ПРИНТЕРЕ

image_print
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Выпуск Том 22, № 1, 2019 (Март)
Страницы 60–66

Авторы

Т. И. Шейко, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: sheyko@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0003-3295-5998

К. В. Максименко-Шейко, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина (61022, Украина, г. Харьков, площадь Свободы, 4), e-mail: m-sh@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0002-7064-2442

А. И. Морозова, Харьковский национальный университет радиоэлектроники, (61166, Украина, г. Харьков, пр. Науки, 14), ORCID: 0000-0002-7082-4115

 

Аннотация

Создание математических моделей для реализации 3D-печати представляет значительный интерес, который связан с активным внедрением 3D-печати в различные отрасли промышленности. Достоинства применения 3D-печати: изготовление нестандартных моделей, сокращение времени на создание новых прототипов, простота и значительная дешевизна производства, использование современных сверхпрочных материалов. Изготовление деталей машин с винтовым типом симметрии происходит различными, зачастую весьма сложными способами. Это литьё с последующей токарной обработкой, способы горячей деформации, электрофизические и электрохимические способы и др. Весьма перспективным может оказаться их изготовление на 3D-принтере. В данной работе применяется теория R-функций для математического и компьютерного моделирования геометрических объектов с винтовым типом симметрии при реализации технологии 3D-печати. Аналитическая запись проектируемых объектов дает возможность использовать буквенные геометрические параметры, сложные суперпозиции функций, что, в свою очередь, позволяет оперативно изменять их конструктивные элементы. Рабочей деталью многих механизмов для продвижения материала вдоль винтовой вращающейся поверхности является шнек. Шнеки используются вместо колес в некоторых видах вездеходов или комбайнов. Они являются незаменимой деталью в экструдерах и на буровых станциях. На крупных предприятиях их используют в качестве средства транспортировки сыпучих веществ. Шнеки незаменимы в пищевой промышленности. Помимо прочего, они используются в стрелковом оружии, где деталь исполняет роль магазина для патронов. В работе построены математические и компьютерные модели шнеков с переменным и постоянным шагом закрутки, реализованные на 3D-принтере. В энергетических установках и других технических устройствах широко используется закрутка потока для организации и интенсификации различных процессов. Закрутка является эффективным средством стабилизации пламени в камерах сгорания газотурбинных двигателей; используется для интенсификации тепло- и массообмена в каналах; в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности. Построены математические и компьютерные модели шнекового завихрителя, трубы с локальной закруткой, скрученной трубы сложного поперечного сечения, которые реализованы на 3D-принтере. Осуществлен также процесс построения настольной лампы с дизайнерским оформлением в виде скрученных торов эллиптического сечения.

 

Ключевые слова: теория R-функций, 3D-печать, винтовой тип симметрии, шнек.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. Халатов А. А., АвраменкоА. А., Шевчук И. В. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил: в 4-х т. Т. 3. Закрученные потоки. – Киев: Ин-т техн. теплофизики НАН Украины, 2000. 476 с.
  2. Рвачев В. Л. Теория R-функций и некоторые ее приложения. Киев: Наук. думка, 1982. 552 с.
  3. Rvachev V.  L., Sheiko T.  I. R-functions in boundary value problems in mechanics. Appl. Mech. Reviews. 1995. Vol. 48. № 4.  P. 151–188. https://doi.org/10.1115/1.3005099
  4. Максименко-Шейко К. В. R-функции в математическом моделировании геометрических объектов и физических полей. Харьков: ИПМаш НАН Украины, 2009. 306 с.
  5. Литвинова Ю. С., Максименко-Шейко К. В., Шейко Т. И., Толок А. В. Аналитическая  идентификация  машиностроительных деталей с помощью R-функций. Информ. технологии в проектировании и производстве. 2016. № 1 (161). С. 38–44.
  6. Лисин Д. А., Максименко-Шейко К. В., Толок А. В., Шейко Т. И. R-функции в компьютерном моделировании дизайна 3D-поверхности автомобиля. Прикл. информатика. 2011. № 6 (36). С. 78–85.

 

Поступила в редакцию 31 января 2019 г.

Принята в печать