Для дослідження напружено-деформованого стану елементів штампової оснастки розроблена комплексна математична модель, яка дає можливість враховувати множинну контактну взаємодію елементів досліджуваних технологічних систем. Крім того, у цю модель інтегрована технологія параметричного моделювання, що дає можливість розв'язувати задачі синтезу на основі більш достовірних нелінійних задач аналізу. За результатами чисельних досліджень напружено-деформованого стану елементів штампів установлені уточнені залежності їхніх міцнісних і жорсткісних характеристик від проектно-технологічних параметрів. ; To study the stress-strain state of the elements of the die tooling, a complex mathematical model has been developed that makes it possible to take into account the multiple contact interaction of the elements of the technological systems under study. In addition, the technology of parametric modeling is integrated into this model, which allows solving synthesis problems on the basis of more reliable non-linear analysis problems. Based on the results of numerous studies of the stress-strain state of the elements of dies, the exact dependences of their strength an d stiffness characteristics on the design parameters have been established.
На даний момент в Україні ведеться активна робота щодо підвищення захищеності особового складу та військової техніки силових структур. Актуальним завданням є створення нових броньових матеріалів, які відповідають за своїми характеристиками сучасним вимогам, та розробка надійних кулестійких захисних конструкцій. Їх створення потребує детального дослідження щодо оцінки взаємодії високошвидкісного елемента з перешкодою. З появою нових бронематеріалів та технологій їх виробництва змінюється і модель високошвидкісної взаємодії. Однак, більшість існуючих методик дають невірну оцінку процесів такої взаємодії через появу нових параметрів, пов'язане з удосконаленням технологій виробництва. Має місце недостатня вивченість процесів високошвидкісного зіткнення уражаючого елементу з багатошаровою перешкодою. Процес взаємодії уражаючого елемента та багатошарової перешкоди на відміну від гомогенної більш складний, і на його результат впливає більше параметрів, наприклад характеристики шарів, параметри з'єднання шарів та інші. Усі ці параметри необхідно оцінювати при проведенні експериментальних досліджень. Представлена вдосконалена методика проведення експериментальних досліджень щодо перевірки балістичної стійкості багатошарових броньованих структур, що виготовлені з використанням нових технологій виробництва. Наведено умови постановки експерименту і порядок його проведення. Методика рекомендується для застосування в дослідженнях, що пов'язані з вибором і оцінюванням зразків, які можна застосовувати в подальшому для виготовлення засобів індивідуального бронезахисту військовослужбовця від вогнепальної зброї за 3–6-м класами захисту. Отримані результати із оцінки запропонованих характеристик та параметрів, які складають важливі властивості перешкоди – бронепробивальність і балістична стійкість, можуть бути застосовані для проведення аналізу ефективності використання багатошарових броньованих структур у засобах індивідуального бронезахисту та для створення і коригування імітаційної моделі процесу взаємодії уражаючого елементу з багатошаровою перешкодою. ; At the moment, Ukraine is actively working on improved security of personnel and military equipment of the armed and police forces. Development of new armor materials corresponding to the modern requirements and development of reliable bulletproof protective structures is an uppermost urgent task. It requires thorough evaluation of the interaction of a high-speed element with a barrier. With the advent of new armor materials and technologies for their production the model of high-speed interaction also changes. Meanwhile, most existing methods give incorrect assessment of such interaction due to the lack of account for new parameters emerging from the improved manufacturing technologies. There is insufficient knowledge about the interaction of a high speed element with a multilayered barrier. The penetration of the striking element into the multilayered barrier compared to the homogeneous one is more complex. Its outcome is influenced by more parameters, for example, characteristics of the layers, parameters of layer binding and others. All these parameters need to be evaluated when conducting experimental studies. An improved experimental technique of the ballistic resistance test is proposed for multilayer armor structures manufactured using new production technologies. The experiment setup and the experiment protocol are presented. The methodology is recommended to apply in studies related to selection and evaluation of samples that can be used in the future for the manufacture of personal armor with firearms protection corresponding to ranks 3–6. The obtained evaluation results in terms of the proposed characteristics and parameters that include most essential properties of the barrier, namely armor penetration and ballistic resistance can be used to analyze the performance of the multilayer armor structures in individual armor protection equipment, and to create and correct an imitation model of the interaction of the high-speed element with a multilayered barrier.
У роботі розроблені науково-технічні основи підвищення ресурсу та забезпечення міцності, довговічності, високих технічних і тактико-технічних характеристик серії двигунів і агрегатів для спеціальної техніки за рахунок створення і впровадження гами технологій зміцнення робочих поверхонь контактуючих деталей. Наукова новизна представленої роботи полягає в тому, що в ній на основі теоретико-множинного підходу запропоновані нові концепція і методи підвищення ресурсу серії двигунів і спеціальної техніки шляхом створення нових технологій зміцнення поверхонь їхніх деталей, а також у вирішенні серії фундаментальних і прикладних завдань. Науково-практична значимість роботи полягає в розробці принципово нових технічних рішень щодо забезпечення високої міцності та ресурсу деталей високонавантажених пар двигунів і агрегатів спеціальної техніки. Розроблена та впроваджена у виробництво (виготовлення й ремонт) спеціальної техніки гама методів зміцнення, які, порівняно із традиційними, суттєво (у 2-4 рази) підвищують ресурс, міцність та стійкість. Запропоновано спосіб посилення дії кожного з названих методів шляхом їх комбінації із набагато більшим ефектом, ніж від кожного зокрема. Це дає ефект одночасного поліпшення усіх трибомеханічних характеристик пар тертя. ; The objective is to develop of scientific and technological bases for increasing of resource and ensuring of strength, durability, high technical and performance characteristics of series engines and aggregates for special equipment by creating and implementing of range of technologies for strengthening of working surfaces in contacting details. Scientific novelty of presented work is that based on set-theoretic approach new concept and methods are proposed for resource increasing for series of engines and special equipment by creating new technologies for strengthening their detail's surface, as well as in solving of fundamental and applied problems: Scientific and practical importance of the work is to develop fundamentally new technical solutions to ensure high strength and resource for details of heavy-loaded couples of engines and aggregates of special equipment. A range of methods of strengthening is developed and put into manufacturing (production and maintenance) of special equipment that, compared with traditional considerably (2-4 times) increase resource, strength and stability. A method for amplification of each of these methods, which are combinations of a much greater effect than from everyone. This has the effect of simultaneously improving all tribomechanical characteristics of friction pairs.
Для забезпечення високої навантажувальної здатності, низького коефіцієнту тертя та підвищеної зносостійкості пропонується застосування технології дискретного зміцнення відповідальних деталей машин. На прикладі колінчастих валів тепловозних двигунів, а також інших машинобудівних конструкцій визначаються оптимальні параметри технологічного процесу. Установлено, що при дискретному зміцненні відбувається перерозподіл контактного тиску у спряженні деталей, який викликається зміною мікропрофілю поверхні. Експериментально підтверджені ефекти зменшення тертя, зношування, а також збереження міцності оброблених деталей. ; For providing of high loading capacity, low friction coefficient and increased wear-proofness it is offered application of discrete strengthening technology of machine's responsible details. On the example of crankshafts of diesel locomotives engines, and also other machine-building constructions, optimal parameters of technological process are determined. It is established, that at the discrete strengthening there is a redistribution of contact pressure in detail's coupling that is caused by surface microprofile change. Effects of friction and wear reduction and also maintenance of strength of treated details are experimentally confirmed.
У роботі описані дослідження ефективності проривних методів різкого підвищення ресурсу високонавантажених елементів машин військового та цивільного призначення на основі методів їх дискретно-континуального зміцнення. Ці методи, на відміну від традиційних, поєднують переваги методів дискретного та континуального зміцнення та позбавлені їх основних недоліків. Здійснено аналіз контактної взаємодії представницьких структур контактуючих тіл на мікрорівні. Вони складаються із фрагментів контактуючих деталей, одна із яких зміцнена континуально, а інша – дискретно. При контактній взаємодії на мікрорівні проявляються, з одного боку, ефекти нанорівня, а з іншого – макрорівня. Наноефекти полягають у перерозподілі контактних зусиль між тілами: із плавних вони перетворюються в архіпелаг пагорбостих підвищень. Макроефекти полягають у адаптації форми контактуючих деталей під розподіл контактних зусиль, згладжуючи їх загальну нерівномірність. У підсумку досягається загальний ефект зміцнення, підвищення міцності, навантажувальної здатності та ресурсу елементів машин військового та цивільного призначення. Досягається проривне підвищення характеристик машин військового та цивільного призначення до рівня, що відповідає та переважає світовий для аналогічних виробів. ; The paper describes studies of breakthrough methods effectiveness for sharply increasing the resource of highly loaded militaryand civilian vehicles elements based on methods of their discreetly continual strengthening. These methods, unlike traditional ones, combine the advantages of discrete and continual strengthening methods and lack their main disadvantages. The analysis of contact interaction of representative structures of contacting bodies at the microlevel is carried out. They consist of fragments ofcontacting parts, one of which is strengthened continually, and the other part is strength-ened discretely. At contact interaction at the microlevel, on the one hand, the effects of the nanоlevel are manifested, and on the other hand, the effects of the macrolevel are manifested too. Nanoeffects are the redistribution of contact forces between bodies: from smooth ones they turn into an archipelago of hilly elevations. Macroeffects are toadapt the shape of the contact parts to the distribution of contact forces, smoothing their overall uneven-ness. As a result, the overall effect of strengthening is achieved, increasing the strength, load capacity and resource of military and civilian vehicles elements. A breakthrough is being achieved in improving the performance of military and civilian vehicles, which corresponds toor exceeds the world level for similar products.
У статті описане розроблення та впровадження у виробництво нової комплексної енергозберігаючої технології виготовлення і ремонту на базі дискретного зміцнення відповідальних важконавантажених деталей військових та цивільних машин. Вона дає змогу підвищити ресурс та імпортозаміщення матеріалів, а також зменшити витрати енергії як на етапі виготовлення, так і при їх експлуатації. Розроблені рекомендації щодо режимів обробки деталей з використанням технологій дискретного зміцнення, які забезпечують підвищення енергоефективності на етапі виготовлення та експлуатації деталей машин. ; It's described development and introduction of new complex energy-efficient technology of manufacturing and repairing based on discrete strengthening of responsible heavy-duty military and civilian vehicles. It allows increasing resource and replacement of import materials, as well as reducing energy consumption during their manufacturing and operation. Recommendations for regimes of parts machining using discrete strengthening technology, which provide energy efficiency during production and exploitation of machine parts, are developed.
Для вирішення актуальної та важливої проблеми підвищення міцності деталей бойових броньованих машин та інших об'єктів військової та цивільної техніки розроблено метод дискретного зміцнення. Крім того, розроблено та досліджено технології інтенсивного холодного пластичного деформування, спрямованого мікродугового оксидування, інноваційної високощільної вакуумно-плазмової обробки, комплексної обробки струмами високої частоти та термічного впливу, а також комплексного застосування декількох технологій у одному технологічному процесі. ; The discrete strengthening method is developed for solving the actual and important problem of strength increasing of the components of armored combat vehicles and other objects of military and civil engineering. In addition, the technologies of intensive cold plastic deformation, directed micro-arc oxidation, innovative high-density vacuum-plasma treatment, complex treatment of high-frequency currents and thermal effects, as well as the complex application of several technologies in one technological process are developed and studied.
