Кафедра прикладної механіки та інженерії матеріалів (Н)

Permanent URI for this communityhttp://er.nau.edu.ua/handle/NAU/56742

News

Відповідальний за розділ: Башта Олександр Васильович, доцент кафедри КПМІМ

Browse

Browsing Кафедра прикладної механіки та інженерії матеріалів (Н) by Subject "621.891 (043.3)"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 3 of 3
  • Thumbnail Image
    Item
    Study of the dynamics of spindle shaft on gas-static bearings
    (National Aviation University, 2024-03) Breshev, Oleksii Volodymyrovych; Nosko, Pavlo Leonidovych; Bashta, Oleksandr Vasylovych; Bashta, Alla Oleksiivna; Radko, Maksym Olehovych; Брешев, Олексій Володимирович; Носко, Павло Леонідович; Башта, Олександр Васильович; Башта, Алла Олексіївна; Радько, Максим Олегович
    This study delves into the complex dynamics of spindle shafts mounted on gas-static bearings, employing computational experiments and analysis to reveal crucial insights for optimizing high-precision machining processes. We identify natural frequencies and resonant tendencies of spindle vibrations through advanced Finite Element Method (FEM) simulations, highlighting their impact on operational stability and machining quality. Deliberately introduced imbalances further illuminate the dynamic behavior, displaying the detrimental effects of resonance on spindle performance. To mitigate these effects, we explore various technical solutions, including reducing rotor imbalances and intensifying acceleration through critical regions. Ultimately, this investigation provides a comprehensive understanding of spindle dynamics on gas-static bearings, guiding the development of robust and high-precision spindles for a range of industrial applications beyond just machining, such as precision robotics and microfabrication.
  • Thumbnail Image
    Item
    Аналіз динамічної стійкості високошвидкісного шпинделя на газостатичних підшипниках
    (Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля, 2024) Брешев, O.В.; Носко, П.Л.; Башта, О.В.; Співак, О.М.; Бойко, Г.О.; Радько, М.В.; Breshev, O.V.; Nosko, P.L.; Bashta, O.V.; Spivak, O.M.; Boyko, G.O.; Radko, M.V.
    Представлено розроблену методику та результати обчислювальних комп'ютерних експериментів з дослідження динамічної стійкості високошвидкісного шпинделя верстата шліфування. Питання забезпечення динамічної стійкості високошвидкісних шпинделів на газостатичних підшипниках має важливе значення для забезпечення їхньої працездатності та надійності. Це зумовлено, по-перше, щодо малої стійкістю опор даного типу виникнення коливальних процесів, а по-друге, необхідністю наближатися чи проходити резонансні критичні області під час роботи на високих частотах обертання. Запропонована методика полягає в застосуванні обчислювальних комп'ютерних експериментів для попереднього розрахунку характеристик газостатичних опор, визначенні власних частот коливань і найбільш небезпечних резонансних областей функціонування шпинделя на основі розроблених 3D-моделі шпинделя і його динамічної моделі, моделюванні динамічних навантажень валу шпинделя при дії динамічних навантажень з визначенням величин амплітуд коливань, дослідженні умов, за яких зберігається динамічна стійкість та працездатність шпинделя. Відповідно до методики в САЕ програмах було визначено власні частоти коливань ротора 5 гармонік, найбільш небезпечними з яких є 2 та 3 гармоніки. За рахунок введеної тарованої неврівноваженості змодельовані динамічні навантаження, що призводять до поперечних коливань при обертанні ротора. Обчислювальними комп'ютерними експериментами досліджено стійкість шпинделевого ротора при дії динамічних навантажень через чисельне визначення амплітуд коливань у всьому діапазоні частот обертання, включаючи резонансні області. Визначено допустимий залишковий дисбаланс ротора, параметри та режими функціонування шпинделя, при яких зберігається його динамічна стійкість та працездатність. Отримані результати дозволяють при розробці та експлуатації шпинделя досліджувати та забезпечити динамічну стійкість його ротора на газостатичних підшипниках при встановлюваних та перехідних високошвидкісних режимах функціонування, виникненні резонансу. The developed methodology and results of computational experiments to study the dynamic stability of a high-speed grinding machine spindle are presented. The issue of ensuring the dynamic stability of high-speed spindles on gas-static bearings is of fundamental importance to ensure their performance and reliability. This is due, firstly, to the relatively low resistance of supports of this type to the occurrence of oscillatory processes, and secondly, to the need to approach or pass resonant critical areas when operating at high rotation frequencies. The proposed methodology consists of using computational computer experiments for preliminary calculation of the characteristics of gas-static supports, determining the natural frequencies of oscillations and the most dangerous resonant areas of the spindle operation based on the developed 3D model of the spindle and its dynamic model, modeling dynamic loads by introducing calibrated imbalance, and performing experiments on virtual acceleration spindle shaft under the action of dynamic loads with determination of vibration amplitudes, study of conditions under which the dynamic stability and performance of the spindle is maintained. In accordance with the methodology in the CAE programs, the natural frequencies of rotor oscillations of 5 harmonics were determined, the most dangerous of which are the 2nd and 3rd harmonics. Due to the introduced calibrated imbalance, dynamic loads leading to transverse vibrations during rotor rotation were simulated. Computational computer experiments have been used to study the stability of the spindle rotor under the action of dynamic loads through the numerical determination of vibration amplitudes over the entire range of rotational speeds, including resonant regions. The permissible residual imbalance of the rotor, parameters and operating modes of the spindle, under which its dynamic stability and performance are maintained, have been determined. The results obtained make it possible, during the development and operation of a spindle, to study and ensure the dynamic stability of its rotor on gas-static bearings under steady-state and transient high-speed operating modes and the occurrence of resonance.
  • Thumbnail Image
    Item
    Аналіз конструкцій та підходи щодо проєктування безконтактного привода обертання на опорах із газовим змащенням як єдиної та регульованої динамічної системи
    (Національний авіаційний університет, 2024-12) Брешев, О.; Башта, О.; Носко, П.; Харченко, А.; Герасимов, В.; Ладик, А.; Breshev, O.; Bashta, O.; Nosko, P.; Kharchenko, A.; Herasymov, V.; Ladyk, A.
    Представлено порівняльний аналіз конструкцій безконтактних приводів обертання на опорах із газовим змащенням, які використовують у машинах і механізмах різного призначення - мікротурбінних генераторах, двокоординатних столах переміщень, пневмошпинделях, верстатах різання монокристалів. Показано техніко-технологічні переваги безконтактних прямих приводів обертання з опорами на газовому мастилі. Обґрунтовано підходи щодо проєктування приводу як єдиної та регульованої динамічної системи, характеристики якої встановлюються та коригуються зміною конструкції, технологічних параметрів і регулюванням аеростатичних опор. The paper presents a comparative analysis of the designs of non-contact rotational drives on gas-lubricated bearings used in machines and mechanisms for various purposes, such as microturbine generators, two-axis displacement tables, pneumatic spindles, and single-crystal cutting machines. The technical and technological advantages of non-contact direct rotational drives with gas-lubricated bearings are shown. The approaches to designing the drive as a single and adjustable dynamic system, the characteristics of which are established and adjusted by changing the design, technological parameters, and adjusting the aerostatic supports, are considered.