Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки.
Permanent URI for this communityhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/9042
Ідентифікатор медіа: R30-03350 (рішення Національної ради України від 25.04.2024 р. № 1418).
ISSN 2664-262X (p)
DOI: 10.32515/2664-262X
Browse
5 results
Search Results
Item Підвищення продуктивності процесу лиття шляхом регулювання теплового режиму кокіля на основі комп’ютерного дослідження потоку повітря в каналах стержня(ЦНТУ, 2022) Конончук, С. В.; Скрипник, О. В.; Свяцький, В. В.; Пукалов, В. В.; Kononchuk, S.; Skrypnyk, O.; Sviatskyi, V.; Pukalov, V.В статті на основі аналізу теплового режиму кокіля та існуючих конструкцій і способів охолодження форм обґрунтовано необхідність регульованого охолодження центрального стержня повітрям. Запропоновано нову конструкцію центрального стержня, яка забезпечує регульоване повітряне охолодження кокіля. Розроблено 3D-моделі деталей та 3D-зборки центрального стержня нової конструкції. Виконано комп’ютерне дослідження потоку повітря в каналах стержня в середовищі SolidWorks Flow Simulation. Результати параметричного моделювання течії повітря в каналах центрального стержня показали максимальну витрату повітря при охолодженні 0,371 кг/с, тепловміст повітря при охолодженні 25081 Дж/с. Оцінка ефективності охолодження розробленої конструкції кокіля показала, що при використанні повітряного охолодження центрального стержня охолоджуючим повітрям при максимальній його витраті відводиться 41 % теплоти. The most common technology for the manufacture of aluminum parts and blanks is casting in a chill mold. To determine ways to improve casting technology, it is necessary to analyze the possibility of changing the parameters that affect the reduction of production costs (reduction of energy consumption, material consumption, increase productivity) and improve the quality of casting. The thermal regime of the metal form determines the productivity of the process, the duration of curing of the casting, its quality, durability of the chill mold. The analysis of the work of the chill mold for the manufacture of castings Pump Housing showed that when the forms are filled, the most heated new portions of metal meet on their way to the central core. That is, when pouring the mold, the central core is heated the most, especially in the lower part. This circumstance hinders the process of directed curing and can lead to shrinkage defects. In addition, the higher the temperature of the mold, the slower the casting will crystallize and the worse its structure and mechanical properties will be. Based on the analysis of structures and methods of cooling molds, the method of controlled cooling of the central core by air is substantiated. A new design of the core has been developed, which provides adjustable air cooling of the chill mold by connecting the central core through a valve to the pneumatic system of the shop. 3Dmodels of details and assembly drawings of the central core of a new design are developed. A computer study of the air flow in the core channels in SolidWorks Flow Simulation was performed. The results of parametric modeling of air flow in the channels of the Central core showed the maximum air flow rate during cooling 0.371 kg / s, the heat content of air when cooled 25081 J / s. Evaluation of the cooling efficiency of the developed chill mold design showed that when using air cooling of the central core with cooling air at its maximum consumption, 41% of heat is removed. Thus, the developed design of the cooled central core allows to increase the productivity of the casting process, improve the quality of casting by improving the structure and mechanical properties of the casting, as well as increase the life of the chill mold. But the obtained research results are of a recommendatory nature and require practical verification in the production environment. In addition, the simulation did not take into account the change in core temperature due to its heat exchange with the melt. Given all this, there is a need for further study of the effect of regulated air cooling on the thermal regime of the chill mold.Item Дослідження впливу конструкції шлаковловлювача на ефективність затримки шлаку в середовищі параметричного моделювання SolidWorks Flow Simulation(ЦНТУ, 2020) Конончук, С. В.; Скрипник, О. В.; Свяцький, В. В.; Пукалов, В. В.; Kononchuk, S.; Skrypnyk, O.; Sviatskyi, V.; Pukalov, V.; Свяцкий, В. В.В статті досліджено вплив конструкції шлаковловлювача на ефективність затримки шлаку. В САЕ-модулі параметричного моделювання SolidWorks Flow Simulation підтверджено можливість зменшення швидкості руху розплаву за рахунок використання шлаковловлювача з гальмуючими ребрами. Запропоновано оригінальну конструкцію ребристого шлаковловлювача, яка забезпечує вловлювання шлаків та плавне заповнення форми сплавом за рахунок зниження швидкості руху розплаву без додаткових витрат металу. Встановлено, що швидкість потоку по висоті перерізу запропонованого ребристого шлаковловлювача менша на 0,028 м/с або 14,5 % у порівнянні з традиційним. З використанням надрукованого на 3D принтері ребристого шлаковловлювача була виготовлена ливарна форма, яка показала задовільну формувальну здатність. SolidWorks Flow Simulation Parametric Modeling Environment The most common technology for the manufacture of metal parts and work pieces is casting. High-tech branches of mechanical engineering require the production of high-quality castings of complex configuration from modern alloys with a given chemical composition and mechanical properties. The analysis of the causes of slag inclusions and ways to prevent them showed that in addition to technological means related to quality preparation of metal before pouring, a significant role is played by quiet continuous pouring of metal and properly designed foundry system, including slag trap. However, the use of the most common foundry systems (braking, throttle, with centrifugal slag traps, rain, siphon) to increase the efficiency of slag retention is associated with increased metal consumption, and as a consequence, leads to an increase in the cost of casting. Conducting experimental research by varying the design of the slag trap leads to an increase in the number of field experiments, given their complexity, limited by great difficulties. On the other hand, computer flow modeling allows to study the influence of slag trap design on the flow rate of the melt at the design stage and significantly reduce the cost of introduction of new castings. In order to reliably capture slag and reduce the speed of movement of the melt in the foundries, which provides a smooth filling of the form with an alloy, but without additional costs of metal, the original design of the ribbed slag catcher is proposed. The results of parametric modeling of the melt flow in the channel of the ribbed slag trap showed a decrease in the flow rate along the cross-sectional height of the slag trap compared to traditional by 0.028 m / s or 14.5%. This allowed to reduce the length of the slag trap to the first feeder. The expected metal savings are 0.26%. The form made using a 3D model of the slag trap showed satisfactory molding ability. But the obtained research results are of a recommendatory nature and require practical verification in the production environment. In addition, by varying parameters such as the height of the ribs, the distance between them, the angle of inclination, we can obtain similar results for different castings of different alloys. Given all this, there is a need for further study of the impact of the design of the slag trap on the efficiency of slag retention. В статье исследовано влияние конструкции шлакоуловителя на эффективность задержки шлака. В САЕ-модуле параметрического моделирования SolidWorks Flow Simulation подтверждена возможность уменьшения скорости движения расплава за счет использования шлакоуловителя с тормозящими ребрами. Предложена оригинальная конструкция ребристого шлакоуловителя, которая обеспечивает улавливание шлаков и плавное заполнение формы сплавом за счет снижения скорости движения расплава без дополнительных затрат металла. Установлено, что скорость потока по высоте сечения предложенного ребристого шлакоуловителя меньше на 0,028 м/с или 14,5 % по сравнению с традиционным. С использованием напечатанного на 3D принтере ребристого шлакоуловителя была изготовлена литейная форма, которая показала удовлетворительную формовочную способность.Item Комп’ютерне моделювання процесу прямого пресування через різні профілі матричних лійок(ЦНТУ, 2020) Свяцький, В. В.; Скрипник, О. В.; Конончук, С. В.; Sviatskyi, V.; Skrypnyk, O.; Kononchuk, S.; Свяцкий, В. В.Виходячи з аналізу напруженого і деформованого стану стадії пресування, що встановилася, запропоновано використовувати профіль матричної лійки, виконаний по лінії ковзання, що розділяє пружну і пластичну зону. Результати теоретичних досліджень, комп’ютерного моделювання процесу прямого пресування за допомогою програмного комплексу Deform 2D/3D, експериментальних дослідів показали, що кращі умови пресування досягаються через матрицю із профілем, який виконаний по лінії ковзання. The stressed and deformed state of the metal and the dimensions of the center of deformation during pressing depend significantly on the design of the tool and, in particular, on the shape of the matrix funnel. However, there is still no single point of view on the influence of the geometry of the deformation center on the energy forces of the metal pressing process. Based on the analysis of the field of slip lines of the steady-state stage of pressing through a symmetric single-point matrix, it is proposed to use the profile of the matrix funnel made along the slip line separating the elastic and plastic zones. The following types of matrix funnel profiles were investigated using computer simulation of direct extrusion of lead samples with a drawing value 81 at a speed of 1 mm/s: cycloid concave; convex; the second convex, which is built on the logarithmic dependence; conical and concave, which is built along a sliding line that separates the elastic zones from the plastic in the pressing process. The results of theoretical studies, computer simulations of the direct pressing process using the Deform 2D/3D software package, and experimental experiments have shown that optimal energy-power conditions are achieved by pressing through a matrix that has a profile made along the slip line. The results of the experimental study of the kinetics of the flow of the discrete medium showed that the shape of the matrix funnel influences the size of the deformation center and the distribution of the resulting deformation in the molding. From the analysis of deformation of the granules, it is determined that the concave funnel, built along the slip line, is characterized by a curvature of the axisymmetric particles in the direction of deformation. These curvatures decrease as the granules move to the axis of symmetry of the matrix. It is noted that for a convex funnel, the length of the deformation center is greatest; for a conical metal flow is close to the radial in the direction of the truncated cones. На основе анализа поля линий скольжения установившейся стадии прессования через симметричную одноочковую матрицу предложено использовать профиль матричной воронки, выполненный по линии скольжения, разделяющий упругую и пластическую зону. Результаты теоретических исследований, компьютерного моделирования процесса прямого прессования с помощью программного комплекса Deform 2D/3D, экспериментальных опытов показали, что оптимальные энергосиловые условия достигаются при прессовании через матрицу, которая имеет профиль, выполненный по линии скольжения.Item Принципи побудови математичної моделі газогенераторного процесу(ЦНТУ, 2019) Конончук, C. В.; Скрипник, О. В.; Свяцький, В. В.; Конончук, С. В.; Скрипник, О. В.; Свяцкий, В. В.; Kononchuk, S.; Skrypnyk, O.; Sviatskyi, V.В статті запропоновано новий підхід до вивчення взаємозв’язку між основними параметрами газогенераторного процесу; оригінальні методики розрахунків матеріального та теплового балансів процесу газифікації твердого палива; спосіб реалізації математичної моделі газогенераторного процесу на комп’ютері. В статье предложен новый подход в исследовании взаимосвязей между основными параметрами газогенераторного процесса; оригинальные методики расчета материального и теплового балансов процесса газификации твердого топлива; способ реализации математической модели газогенераторного процесса на компьютере. The need for the development and introduction of technologies in Ukraine that are capable of providing energy resources savings, improving sanitary and hygienic and economic indicators of production, encourage the search for and use of alternative energy sources, including gasification of solid fuels of local sources in gas generators. To solve problems of forecasting and optimization of the gas generator process on the basis of the study of the relationship between its parameters, as well as the calculation of the material and thermal balance of the gas generator, the principles of detection of the laws of heat and mass exchange, as well as the invention of the mathematical description of the process, taking into account the type of the gas generator process (direct, horizontal), quantity, temperature and chemical composition of fuel and blast. In order to study the relationship between the most important parameters of the gas generator process, a laboratory plant was developed in which the reverse gas generator process was implemented. However, the conduct of experimental studies in the variation of a large number of input parameters leads to an increase in the number of field experiments, given their complexity, is limited by great difficulties. Therefore, of the three possible types of mathematical models (theoretical, mixed and statistical) for gas generators in the present conditions, it is expedient to construct models of mixed type, when the mathematical structure of the model is determined theoretically, and the identification of the model is carried out using experimental data. The gas generator is considered as a static object with lumped parameters. The original methods of calculating the material and thermal balance of the gasification process of solid fuel have been developed, taking into account the variation of the input parameters. A block diagram of the solution of the problem of determining the temperature dependence of the generator gas and its amount from the air flow, which allows obtaining a computer program for solving this problem, has been developed. The given method of mathematical modeling of the gas-generating process allows to solve problems of forecasting and optimization of this process, gives the possibility of practical use of mathematical model at designing and operation of gas generators at enterprises of different industries.Item Комбіновані методи обробки глибоких отворів(ЦНТУ, 2019) Свяцький, В. В.; Скрипник, О. В.; Сіса, О. Ф.; Конончук, С. В.; Свяцкий, В. В.; Скрипник, О. В.; Сиса, О. Ф.; Конончук, С. В.; Sviatskyi, V.; Skrypnyk, О.; Sisa, O.; Kononchuk, S.Наведено схеми розвантаження свердла, що основані на використанні комбінованої обробки „різання — пластична деформація” і підведенням мастильно-охолодного технічного засобу з надлишковим тиском. Способи вирішують задачі зниження складових технологічного навантаження і дозволяють розширити технологічні можливості процесу свердління по глибині обробки. Приведены схемы разгрузки сверла, основанные на использовании комбинированной обработки „резани – пластическая деформация” и подводом смазывающе-охлаждающего технического средства с избыточным давлением. Способы решают задачу снижения составляющих технологической нагрузки и позволяют расширить технологические возможности процесса сверления по глубине обработки. The drilling of deep openings is a labor-intensive technological process, especially when processing viscous materials. In the system "machine-fixture-tool-workpiece" with deep drilling in the most difficult conditions the tool – a drill. Closed processing volume, various functions, the implementation of which must provide the design of the tool, forced mode of cutting forced to work the drill body, its cutting and guiding elements with high stresses. Typically, the process of drilling deep openings is carried out on special or aggregate machines using a device containing a drill installed on a tubular stalk with ducts for chip removal and a lubricant receiving system for supplying a lubricating and cooling technical device under pressure. In the process of processing, the stem of the drill is under the influence of the axial component of the cutting force, which leads to its longitudinal bending and, consequently, to reduce the accuracy of the machining and stability of the tool. Optimization of the process of deep drilling is reduced, as a rule, to the removal of certain technical limitations on the stability, strength or stiffness of the drill. However, the possibility of increasing the stiffness of the tool due to the change in the shape of the cross section of the stem of the drill is currently sufficiently studied and practically exhausted. The above theoretical and experimental studies show that the control of the load of the tool stem along the axial component of the cutting force and the resistance forces is fundamentally possible with the use of processes of combined processing of openings. Developed methods of processing deep openings solve the problem of reducing the components of technological load and allow you to expand the technological capabilities of the drilling process at the depth of processing.