Это статья показывает возможности и потенциал 3D-печати при производстве компонентов электродвигателей, уделяя особое внимание ее преобразующему влиянию на создание прототипов, кастомизацию и производство. Основная цель - изучить возможность создания функциональных и эффективных электродвигателей с использованием аддитивных технологий, в частности, для бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC). Ключевые аспекты включают определение того, какие компоненты могут быть эффективно напечатаны в 3D-формате, а также понимание преимуществ и проблем интеграции деталей, напечатанных в 3D-формате, в узлы двигателей. В исследовании рассматриваются успешные примеры электродвигателей, напечатанных на 3D-принтере, такие как электродвигатель BLDC Halbach-array мощностью 600 Вт Кристофа Лаймера, и другие, предназначенные для беспилотных летательных аппаратов, робототехники и образовательных целей. Эти примеры подчеркивают способность 3D-печати создавать нестандартные геометрические формы, оптимизировать использование материалов и быстро изменять дизайн. Кроме того, в исследовании подробно описываются текущие усилия по печати и сборке двигателя постоянного тока мощностью 600 Вт, разработанного компанией Laimer, с акцентом на технические характеристики и роль 3D-печати в повышении эффективности и адаптивности. Демонстрируя потенциальные возможности применения двигателей, напечатанных на 3D-принтере, в таких областях, как робототехника, электромобили и аэрокосмическая промышленность, авторы исследования приходят к выводу, что аддитивное производство представляет собой революционный сдвиг в разработке электродвигателей. Это не только ускоряет процессы создания прототипов, но и снижает затраты и открывает новые возможности для инноваций в дизайне и оптимизации производительности. Ключевые слова: Машиностроение, аддитивное производство, автомобильная промышленность, 3D-печать, индустрия 4.0, дроны, беспилотные транспортные средства.

https://doi.org/10.48081/ZPSI4565

2024

Выпуск 4

В данной статье рассматриваются колебания самоходных бетонных миксеров в продольной плоскости с акцентом на дорожный микропрофиль, представленный как одномерная функция ℎ(?). Корреляционная функция базируется на стационарном дорожном микропрофиле, который остается неизменным на различных участках дороги. Для аналитического описания периодических микропрофилей с произвольной формой неровностей применяются ряды Фурье. Этот подход позволяет детально моделировать дорожные профили и их влияние на динамику транспортных средств, в частности, на поведение самоходных бетонных миксеров. Значительное наблюдение заключается в том, что эксплуатация транзитных миксеров на неровных поверхностях с твердым покрытием приводит к существенной неравномерности движения. Результаты подчеркивают важность точного моделирования дорожных неровностей для лучшего понимания эксплуатационных условий самоходных бетонных миксеров, что предоставляет важные данные для оптимизации их конструкции и работы на неровных дорожных покрытиях.

https://doi.org/10.48081/IEMN6812

2024

Выпуск 4

В данной статье предложен энерготехнологический критерий для оценки эффективности работы Ферросплавной электропечи. Его физическая сущность заключается в том, что с учетом теплопотерь и степени извлечения ведущего элемента в сплав, он определяет долю энергии, получаемой от источника тока, полезной части которой является углеродно-термический процесс восстановления руды производства ферросплавов (ферросилиций, феррохром, ферромарганец). На примере получения различных марок ферросилиция представлены результаты анализа параметров плавки ферросплавов в электрических печах углеродным термическим процессом с использованием энерготехнологических критериев работы ферросплавной печи. Показано, что с увеличением значений энерготехнологического критерия печи ферросплава удельный расход электроэнергии на 1 тонну сплава уменьшается. Для электропечи средней мощности, плавящей 75% ферросилиция, значения энерготехнологического критерия ферросплавной печи соответствуют диапазону от 0,300 до 0,314. При этом удельный расход электроэнергии составляет от 9,0 до 8,6 МВт•ч/т сплава. Удовлетворительным, но более эффективным вариантом работы печи является диапазон значений энерготехнологических измерений от 0,272 до 0,293, при котором удельный расход электроэнергии варьируется от 9,8 до 9,2 МВт•ч/т. Такую комплексную величину, как энерготехнологическое измерение, можно рассматривать как основной элемент энергетического и технологического аудита ферросплавного печного агрегата, а также использовать для определения эффективных режимов работы печей, анализа применения различных видов шихтовых материалов (рудного сырья, восстановителей углерода) и инновационных технологий плавки

https://doi.org/10.48081/GNWN1428

2024

Выпуск 4

Обледенение дорог и тротуаров является одной из актуальных проблем, влияющих на безопасность дорожного движения. В зимний период для борьбы со скользкостью на дорогах и тротуарах часто применяют механический способ удаления льда с их поверхности. Эффективным механическим способом удаления льда с дорог и тротуаров является его разрушение ударным воздействием твердой сферической поверхностью, для чего были разработаны новые рабочие органы. В результате теоретических исследований получены теоретические расчетные зависимости механико-математической модели для определения параметров рабочего органа ударного действия со сферической рабочей поверхностью для разрушения льда, учитывающие характеристики льда, позволяющие проводить инженерные расчеты и определять как на стадии разработки и проектирования, так и в процессе работы, параметры рабочего органа ударного действия со сферическими бойками и подбирать такую величину разрушающего воздействия рабочего органа на лед, при которой возможно разрушить лед заданной прочности и толщины. Разработаны несколько конструктивных решений рабочих органов для разрушения льда на дорогах с регулированием величины разрушающего воздействия на лед изменением радиуса расположения бойка относительно оси вращения рабочего органа, которые за счет возможности адаптации к условиям работы имеют высокую эффективность при разрушении льда и качество очистки дорожных покрытий. Результаты исследований позволяют разрабатывать усовершенствованные конструкции рабочих органов с повышенной технологической и экономической эффективностью.

https://doi.org/10.48081/PKBH8649

2024

Выпуск 4

Данная работа посвещена изучению влияния электрофрикционной обработки на параметры лемеха при проведении полевых испытаний. В данной работе полевые испытания проводились на поле площадью 100 Га с почвой горный каштан с наличием большого количества горных пород и кристаллических оброзований, типичные для горных районов Восточного Казахстана. После проведения полевых испытаний были исследованы потеря массы для заводских серийных лемехов с наплавкой сормайтом и лемехов после электрофрикционного упрочнения (ЭФУ) поверх сормайта в равных количествах по 4 шт. Были полученны изображения поперечного сечения при помощи СЭМ, а также данные линейного ЭДС анализа. На рисунках отчетливо видно зональности в микроструктуре. Результаты проведения полевых испытаний показали, что лемеха после ЭФУ на 14 % менее склонны к износу по потере массы, чем их заводские аналоги. Также для визуального сравнения все 8 лемехов до и после полевых испытаний были отсканированы на 3D сканере, для сравнения объемов износа. По результатам 3D сканирования, обработанные методом ЭФУ лемеха в среднем на 10 % меньше теряли исходный объем по сравнению с заводскими. Также по результатам 3D сканирования, основываясь на моделях лемеха были сделаны выводы о механизме износа лемеха при вспашке. Больше всего подвержена износу носовая часть лемеха, а именно кончик кромки лезвия (острие лемеха), который берет на себя всю нагрузку при вспахивании почвы. Более плотная структура полученная комбинированным методом способствует улучшению коррозионной стойкости лемехов. По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о том, что электрофрикционная обработка является хорошим средством для увеличения износостойкости лемехов, и может служить в качестве метода, дополняющего и улучшающего обработку наплавкой сормайтом.

https://doi.org/10.48081/DAZB3904

2024

Выпуск 4

Система автоматизированного проектирования (САПР) используется в различных отраслях в процессах проектирования и разработок. Данная система позволяет упрощать процессы создания проектов, тем самым экономит время и ресурсы. В данной статье показаны процессы проектирования и моделирования зубчатых колес для ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения. Зубчатые пары представляют собой важные компоненты механических систем и выполняют ключевую функцию в работе различных механизмов. Проектирование и производство зубчатых пар, обеспечивающих передачу крутящего момента, лежат в основе машиностроительной отрасли. Геометрический расчет зубчатых пар может осуществляться с помощью программного обеспечения SolidWorks. Solidworks является программным комплексом САПР для автоматизации работ промышленного предприятия. Используется на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Обеспечивает проектирования изделий любой сложности и предназначения. В программе представляется метод для проектирования зубчатых колес, которое способно проектировать различные типы зубчатых колес на основе исходных геометрических параметров. Естественно, для процесса проектирования необходима компетентность пользователей в отношении теоремы о зубчатом колесе и технологии производства. Разработанные зубчатые пары можно применить в различных областях техники (роботы, рабочие машины, транспортные средства и т.д.).

https://doi.org/10.48081/WVJN3057

2024

Выпуск 4

В статье изложены результаты исследования высокоэнтропийного покрытия системы AlCrCoFeNi, полученного с использованием механохимического синтеза и нанесенного на подложку из стали 40Х методом детонационного напыления. Уникальные микроструктурные и механические свойства этого покрытия были тщательно изучены, включая детальный анализ распределения фаз и твердости материала. Исследование поперечного сечения покрытия выявило равномерное распределение компонентов, что способствует повышению его эксплуатационных характеристик. Проведённый рентгеноструктурный анализ показал сложную многофазную структуру, представленную фазами ГЦК, ОЦК, ГПУ, а также интерметаллическими соединениями, которые обеспечивают прочность покрытия. Результаты измерений микротвердости по Виккерсу подтвердили высокие значения твердости, а также устойчивость к пластическим деформациям, что делает это покрытие перспективным для применения в качестве конструкционного материала. Таким образом, исследованное покрытие может использоваться в условиях, требующих повышенной износостойкости и прочности, что открывает перспективы для его широкого применения в различных отраслях промышленности.

https://doi.org/10.48081/GMAK3071

2024

Выпуск 4

В данной статье подробно исследовано влияние геометрии экструдера на его механические свойства, в частности, на напряжение и деформацию. Исследование проводилось в программе ANSYS Workbench (WB) путем изменения геометрических параметров, включая детальный анализ влияния толщины стенки экструдера на его механическое поведение. Полученные результаты показали, что увеличение толщины стенки приводит к повышению жесткости конструкции и, следовательно, к уменьшению деформации. Однако, при достижении определенной толщины стенки было замечено снижение напряжений. Этот феномен подчеркивает важность определения оптимальных значений толщины стенки при проектировании экструдера. Изменение толщины стенки повышает устойчивость экструдера к деформациям и динамическим нагрузкам, значительно улучшая его надежность в работе. Оптимальный выбор толщины стенки увеличивает эффективность экструдера и продлевает срок его службы. Полученные результаты позволяют улучшить механические свойства экструдера, повысить его прочность и обеспечить долгосрочную надежность. Результаты исследования способствуют не только повышению эффективности использования экструдера в производственной сфере, но и внедрению решений, направленных на продление срока его эксплуатации, что улучшает качество производства. Методология, представленная в статье, ускоряет процесс проектирования, предоставляя возможность для разработки эффективных и экономически выгодных решений. Результаты работы дают инженерам и конструкторам конкретные рекомендации по оптимизации структурных параметров экструдера, что позволяет повысить качество производства и снизить затраты.

https://doi.org/10.48081/VPHW5599

2024

Выпуск 4

Данная статья посвящена совершенствованию структурной схемы опытного соковыжималочного оборудования для получения сока на малых производствах. Рассмотрен теоретический анализ процесса отжима сока на шнековом прессе. Описана и решена проблема вращения жидкой фазы из дисперсного материала с использованием методов математического моделирования. Также приведены принципиальная схема и характеристики прессового оборудования и принцип его работы. Определены силы, действующие на прессовое оборудование и механизм саморегулирования давления:: Ғдавл. - сила давления, Н; Ғсдв.- сила сдвига, Н; Ғ упр. - сила упругости, Н. В связи с изменением зазора между зеерным соплом и обмоткой шнека в связи с работой прессового оборудования были определены силы, действующие на схему и любую точку механизма саморегулирования давления. Предложенная методика теоретического расчета процесса прессования позволяет определить оптимальные параметры и прессовать облепиховый сок, используя предложенную структуру рабочего органа. Получены зависимости (выражения) математической модели, позволяющие определить оптимальные значения с предварительным учетом необходимых параметров при усилении процесса прессования. Предложенный метод инженерного расчета процесса прессования позволяет заранее определить оптимальные параметры и создать пресс любой мощности в зависимости от условий производства.

https://doi.org/10.48081/BBMZ5380

2024

Выпуск 4

В данной статье рассматривается возможность применения манипулятора 3UPU в качестве конструкции для металлического 3D-принтера. Для определения рабочей зоны манипулятора 3UPU была исследована его обратная кинематика. С помощью метода Денавита-Хартенберга на основе матриц преобразования системы координат аналитически рассчитаны необходимые длины призматических пар манипулятора. Полученные результаты были проверены численными методами в программе MATLAB и подтверждена корректность аналитических решений. Исследование показало, что рабочая зона манипулятора 3UPU составляет 800x800x600 мм, что достаточно большой для металлических 3D-принтеров. Такая рабочая зона дает возможность печатать от маленьких деталей до больших деталей, а также корпусных деталей. Точность позиционирование и ловкость 3UPU манипулятора обеспечивает достаточную точность изготовления деталей. Такая точность изготовление деталей уменьшает время постобработки деталей механической обработкой, что приводит уменьшению расход материалов на стружку и износ режущих инструментов. Эта исследовательская работа может обеспечить научную основу, позволяющую использовать манипулятор 3-UPU в металлических 3D-принтерах. Планируется, что в будущих исследованиях после этой работы будут изучены такие вопросы, как совершенствование динамической модели манипулятора и повышение его эффективности за счет оптимизации алгоритмов управления.

https://doi.org/10.48081/DXBY7710

2024

Выпуск 4