ГВИНТОВИЙ ТИП СИМЕТРІЇ В ДЕТАЛЯХ МАШИН ТА ДИЗАЙНІ ПРИ РЕАЛІЗАЦІЇ НА 3D-ПРИНТЕРІ

Автори

Т. І. Шейко, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: sheyko@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0003-3295-5998

К. В. Максименко-Шейко, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна (61022, Україна, м. Харків, майдан Свободи, 4), e-mail: m-sh@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0002-7064-2442

А. І. Морозова, Харківський національний університет радіоелектроніки, (61166, Україна, м. Харків, пр. Науки, 14), ORCID: 0000-0002-7082-4115

Анотація

Створення математичних моделей для реалізації 3D-друку становить значний інтерес, що пов’язаний з активним впровадженням 3D-друку в різні галузі промисловості. Переваги застосування 3D-друку: виготовлення нестандартних моделей, скорочення часу на створення нових прототипів, простота і значна дешевизна виробництва, використання сучасних надміцних матеріалів. Виготовлення деталей машин з гвинтовим типом симетрії відбувається різними, часто дуже складними способами. Це литво з подальшою токарною обробкою, способи гарячої деформації, електрофізичні та електрохімічні способи тощо. Дуже перспективним може виявитися їх виготовлення на 3D-принтері. У цій роботі застосовується теорія R-функцій для математичного та комп’ютерного моделювання геометричних об’єктів з гвинтовим типом симетрії під час реалізації технології 3D-друку. Аналітичний запис проектованих об’єктів дає можливість використовувати буквені геометричні параметри, складні суперпозиції функцій, що, в свою чергу, дозволяє оперативно змінювати їхні конструктивні елементи. Робочої деталлю багатьох механізмів для просування матеріалу уздовж гвинтової поверхні, яка обертається, є шнек. Шнеки використовуються замість коліс в деяких видах всюдиходів або комбайнів. Вони є незамінною деталлю в екструдерах і на бурових станціях. На великих підприємствах їх використовують як засіб транспортування сипучих речовин. Шнеки незамінні в харчовій промисловості. Крім іншого, вони використовуються в стрілецькій зброї, де деталь виконує роль магазина для патронів. В роботі побудовано математичні і комп’ютерні моделі шнеків зі змінним і постійним кроком закрутки, реалізовані на 3D-принтері. В енергетичних установках та інших технічних пристроях широко використовується закрутка потоку для організації та інтенсифікації різних процесів. Закручування є ефективним засобом стабілізації полум’я в камерах згоряння газотурбінних двигунів; використовується для інтенсифікації тепло- і масообміну в каналах; в хімічній, нафтовій, газовій та інших галузях промисловості. Побудовано математичні і комп’ютерні моделі шнекового завихрювача, труби з локальної закруткою, скрученої труби складного поперечного перерізу, які реалізовані на 3D-принтері. Також було здійснено процес побудови настільної лампи з дизайнерським оформленням у вигляді скручених торів еліптичного перерізу.

Ключові слова: теорія R-функцій, 3D-друк, гвинтовий тип симетрії, шнек.

Література

1. Халатов А. А., Авраменко А. 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. Vol. 48. No. 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.

Надійшла до редакції 31 січня 2019 р.