Designing of Developed Surfaces of Complex Parts
Loading...
Date
2017
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
EN: Purpose. The paper focuses on ensuring the rational choice of parameters of the mating surfaces of parts when designing process equipment based on the methods of artificial intelligence. Methodology. The paper considers the geometric model of a ruled developed surface, the conditions of existence of such a surface and provides a generalized algorithm for surface plotting regardless of the type of the working element or the machine-building product. One of the most common technical surfaces are the ruled ones, among which a special position is occupied by developed surfaces (thanks to their differential-parametric properties): surface tangent plane is n contact along the rectilinear generator and does not change its position in space when changing the point of contact; surfaces can be produced by bending sheet metal. These provisions enable a product manufacturer to save significant material and energy
means, therefore, the development of geometric models of such surfaces is an important task.
Findings. We analyzed the geometrical model of the developed surface which is incident to two guides. Experimental studies have shown the application prospectivity of semi-digger moldboards on moldboard plows, particularly on the double-deck ones. Taking into account the operating speed of the plow 2.8 m/s, the plant residues plowing percentage for plow with semi-digger moldboards is 98.9%, and with the digger ones – 96.1%. Originality. According to results: 1) the approaches to solving the problem of recognition of wear conditions of the tested interface, depicted by its conceptual model, were elaborated; 2) the corresponding algorithms of the computational procedures were built; 3) the mathematical model that determines the effect of the parameters of the contacting surfaces on their performance properties – linear wear rate during the normal wear and tear was developed; 4) for this model the theoretical prerequisite of use for the random mating study were designated. Practical value. Currently, these areas produced significant results which are in line with modern requirements of construction engineering. The process of parametric model optimization generates a plurality of desired values of the surface parameters. There are formed the algorithms for automatic recognition of design features and operation of interfaces by their images, which are set by a structured set of formal signs. The recognition result is the interface designation to a particular group, each of which corresponds to an individual computational model of quality parameters normalization.
UK: Мета. У статті необхідно розглянути забезпечення раціонального вибору параметрів поверхонь, що сполучаються, та оброблюваних деталей при проектуванні технологічного обладнання на основі методів штучного інтелекту. Методика. В роботі розглядається геометрична модель лінійчатої розгортної поверхні, умови існування такої поверхні та приводиться узагальнений алгоритм побудови поверхні, незалежно від типу робочого органу або машинобудівного виробу. Одними з найбільш поширених у техніці поверхнями є лінійчаті, серед яких особливе положення займають розгортні (завдяки своїм диференціально-параметричним властивостям): дотична площина контактує з поверхнею вздовж всієї прямолінійної твірної та не змінює свого положення у просторі при зміні точки дотику; поверхні можуть виготовлятись методом згину металевого листа. Ці положення дозволяють при виготовленні виробів заощаджувати значні матеріальні та енергетичні кошти, тому розробка геометричних моделей таких поверхонь є важливою задачею. Результати. Авторами розглянуто геометричну модель розгортної поверхні, яка інцидентна двом напрямним. Експериментальні дослідження показали перспективність застосування напівгвинтових полиць на поличних плугах, зокрема, на двоярусних. Приймаючи до уваги робочу швидкість руху плугу 2,8 м⁄с, відсоток заорювання рослинних решток для плугу з напівгвинтовими полицями складає 98,9 %, а з культурними – 96,1 %. Наукова новизна. За результатами експерименту: 1) вироблені підходи до вирішення задачі розпізнавання умов зношування досліджуваного сполучення, зображеного його концептуальною моделлю; 2) побудовані відповідні алгоритми обчислювальних процедур; 3) розроблено математичну модель, яка визначає вплив параметрів контактуючих поверхонь на їх експлуатаційну властивість – лінійну інтенсивність зношування в період нормального зносу; 4) для даної моделі позначені теоретичні передумови застосування в дослідженні довільного сполучення. Практична значимість. На даний час у цих напрямках отримані серйозні результати, які стоять на рівні сучасних вимог конструкторського проектування. В процесі параметричної оптимізації моделі формується безліч шуканих значень параметрів поверхонь. Сформовані алгоритми автоматичного розпізнавання особливостей конструкції та експлуатації сполучень за їх зображеннями, що задається структурованими сукупностями формалізованих ознак. Результатом розпізнавання є віднесення сполучення до певної групи, кожній з множин яких відповідає індивідуальна розрахункова модель нормування параметрів якості.
RU: Цель. В статье необходимо рассмотреть обеспечение рационального выбора параметров сопрягаемых поверхностей обрабатываемых деталей при проектировании технологического оборудования на основе методов искусственного интеллекта. Методика. В работе рассматривается геометрическая модель линейчатой развернутой поверхности, условия существования такой поверхности и приводится обобщенный алгоритм построения поверхности, независимо от типа рабочего органа или машиностроительного изделия. Одними из наиболее распространенных в технике поверхностей являются линейчатые, среди которых особое положение занимают развернутые (благодаря своим дифференциально-параметрическим свойствам): касательная плоскость соприкасается с поверхностью вдоль всей прямолинейной образующей и не меняет своего положения в пространстве при изменении точки соприкосновения; поверхности могут изготавливаться методом сгиба металлического листа. Эти положения позволяют при изготовлении изделий экономить значительные материальные и энергетические средства, поэтому разработка геометрических моделей таких поверхностей является важной задачей. Результаты. Авторами рассмотрена геометрическая модель развернутой поверхности, которая инцидентна двум направляющим. Экспериментальные исследования показали перспективность применения полувинтовых полок на полочных плугах, в частности, на двухъярусных. Принимая во внимание рабочую скорость движения плуга 2.8 м/с, процент запахивания растительных остатков для плуга с полувинтовыми полками составляет 98,9 %, а с культурными – 96,1%. Научная новизна. По результатам эксперимента: 1) выработаны подходы к решению задачи распознавания условий изнашивания исследуемого сопряжения, изображаемого его концептуальной моделью; 2) построены соответствующие алгоритмы вычислительных процедур; 3) разработана математическая модель, определяющая влияние параметров контактирующих поверхностей на их эксплуатационное свойство – линейную интенсивность изнашивания в период нормального износа; 4) для данной модели обозначены теоретические предпосылки применения к исследованию произвольного сопряжения. Практическая значимость. В настоящее время по этим направлениям получены серьезные результаты, которые находятся на уровне современных требований конструкторского проектирования. В процессе параметрической оптимизации модели формируется множество искомых значений параметров поверхностей. Сформированы алгоритмы автоматического распознавания особенностей конструкции и эксплуатации сочетаний по их изображениям, которые задаются структурированными совокупностями формализованных признаков. Результатом распознавания является отношение сопряжения к определенной группе, каждой из множества которых соответствует индивидуальная расчетная модель нормирования параметров качества.
UK: Мета. У статті необхідно розглянути забезпечення раціонального вибору параметрів поверхонь, що сполучаються, та оброблюваних деталей при проектуванні технологічного обладнання на основі методів штучного інтелекту. Методика. В роботі розглядається геометрична модель лінійчатої розгортної поверхні, умови існування такої поверхні та приводиться узагальнений алгоритм побудови поверхні, незалежно від типу робочого органу або машинобудівного виробу. Одними з найбільш поширених у техніці поверхнями є лінійчаті, серед яких особливе положення займають розгортні (завдяки своїм диференціально-параметричним властивостям): дотична площина контактує з поверхнею вздовж всієї прямолінійної твірної та не змінює свого положення у просторі при зміні точки дотику; поверхні можуть виготовлятись методом згину металевого листа. Ці положення дозволяють при виготовленні виробів заощаджувати значні матеріальні та енергетичні кошти, тому розробка геометричних моделей таких поверхонь є важливою задачею. Результати. Авторами розглянуто геометричну модель розгортної поверхні, яка інцидентна двом напрямним. Експериментальні дослідження показали перспективність застосування напівгвинтових полиць на поличних плугах, зокрема, на двоярусних. Приймаючи до уваги робочу швидкість руху плугу 2,8 м⁄с, відсоток заорювання рослинних решток для плугу з напівгвинтовими полицями складає 98,9 %, а з культурними – 96,1 %. Наукова новизна. За результатами експерименту: 1) вироблені підходи до вирішення задачі розпізнавання умов зношування досліджуваного сполучення, зображеного його концептуальною моделлю; 2) побудовані відповідні алгоритми обчислювальних процедур; 3) розроблено математичну модель, яка визначає вплив параметрів контактуючих поверхонь на їх експлуатаційну властивість – лінійну інтенсивність зношування в період нормального зносу; 4) для даної моделі позначені теоретичні передумови застосування в дослідженні довільного сполучення. Практична значимість. На даний час у цих напрямках отримані серйозні результати, які стоять на рівні сучасних вимог конструкторського проектування. В процесі параметричної оптимізації моделі формується безліч шуканих значень параметрів поверхонь. Сформовані алгоритми автоматичного розпізнавання особливостей конструкції та експлуатації сполучень за їх зображеннями, що задається структурованими сукупностями формалізованих ознак. Результатом розпізнавання є віднесення сполучення до певної групи, кожній з множин яких відповідає індивідуальна розрахункова модель нормування параметрів якості.
RU: Цель. В статье необходимо рассмотреть обеспечение рационального выбора параметров сопрягаемых поверхностей обрабатываемых деталей при проектировании технологического оборудования на основе методов искусственного интеллекта. Методика. В работе рассматривается геометрическая модель линейчатой развернутой поверхности, условия существования такой поверхности и приводится обобщенный алгоритм построения поверхности, независимо от типа рабочего органа или машиностроительного изделия. Одними из наиболее распространенных в технике поверхностей являются линейчатые, среди которых особое положение занимают развернутые (благодаря своим дифференциально-параметрическим свойствам): касательная плоскость соприкасается с поверхностью вдоль всей прямолинейной образующей и не меняет своего положения в пространстве при изменении точки соприкосновения; поверхности могут изготавливаться методом сгиба металлического листа. Эти положения позволяют при изготовлении изделий экономить значительные материальные и энергетические средства, поэтому разработка геометрических моделей таких поверхностей является важной задачей. Результаты. Авторами рассмотрена геометрическая модель развернутой поверхности, которая инцидентна двум направляющим. Экспериментальные исследования показали перспективность применения полувинтовых полок на полочных плугах, в частности, на двухъярусных. Принимая во внимание рабочую скорость движения плуга 2.8 м/с, процент запахивания растительных остатков для плуга с полувинтовыми полками составляет 98,9 %, а с культурными – 96,1%. Научная новизна. По результатам эксперимента: 1) выработаны подходы к решению задачи распознавания условий изнашивания исследуемого сопряжения, изображаемого его концептуальной моделью; 2) построены соответствующие алгоритмы вычислительных процедур; 3) разработана математическая модель, определяющая влияние параметров контактирующих поверхностей на их эксплуатационное свойство – линейную интенсивность изнашивания в период нормального износа; 4) для данной модели обозначены теоретические предпосылки применения к исследованию произвольного сопряжения. Практическая значимость. В настоящее время по этим направлениям получены серьезные результаты, которые находятся на уровне современных требований конструкторского проектирования. В процессе параметрической оптимизации модели формируется множество искомых значений параметров поверхностей. Сформированы алгоритмы автоматического распознавания особенностей конструкции и эксплуатации сочетаний по их изображениям, которые задаются структурированными совокупностями формализованных признаков. Результатом распознавания является отношение сопряжения к определенной группе, каждой из множества которых соответствует индивидуальная расчетная модель нормирования параметров качества.
Description
S. Tyshchenko: ORCID 0000-0003-4860-4818; A. Krasniuk: ORCID 0000-0002-1400-9992; T. Ulchenko: ORCID 0000-0003-2354-7765; A. Shcherbak: ORCID 0000-0003-1340-0284
Keywords
geometry, surfaces, developed surfaces, model, working elements, геометрія, поверхні, розгортні поверхні, модель, робочі органи, геометрия, поверхности, развернутые поверхности, рабочие органы, КВМ, КГ
Citation
Designing of Developed Surfaces of Complex Parts / S. Tyshchenko, A. Krasniuk, T. Ulchenko, A. Shcherbak // Наука та прогрес транспорту. – 2017. – № 2 (68). – С. 148–155. – doi 10.15802/stp2017/100227.