Огляд дії важільних механізмів у якості змішувачів сипких і в’язких речовин. Розробка способу опису при планетарному русі траєкторії точки, належної робочому органу змішувача. Побудування графіків розподілу енергетичних характеристик механізмів.
Аннотация к работе
При цьому ще не дослідженим виявилось питання створення ефективних алгоритмів побудови, аналітичного опису та унаочнення кривих та поверхонь як результату формоутворення планетарним механізмом для виявлення раціональних значень його параметрів, коли функція мети повязана з енергозатратами для руху привідної ланки цього планетарного механізму. Розробити спосіб опису сімї кривих, паралельних (на відстані h) траєкторії руху точки робочого органу змішувача, що дозволить визначити переміщення речовини у околі робочого органу (ефект затягування речовини). Розробити способи опису результатів моделювання поверхонь перемішування, коли робочим органом є відрізок, та побудови зображень фаз руху місильного механізму у вигляді кадрів анімаційного фільму, що дозволить скласти уяву про характер руху робочого органу у обємі чану. Наукову новизну роботи має метод дослідження схеми планетарного механізму змішувача сипких і вязких речовин з метою визначення його раціональних параметрів, складовими чого є: ? вперше описані рівняннями у параметричному вигляді траєкторії руху точок робочого органу змішувача в залежності від вхідних параметрів; Розрахунок дії тістомісильної машини має складатися з опису як траєкторії руху точки, належної робочому органу, так і робочого органу в цілому, визначення кінематичних (швидкості та прискорення) і динамічних характеристик роботи тістомісильної машини, а також визначення повної енергії для приводу її в дію, в залежності від схеми планетарного механізму.Дисертацію присвячено новому розвязанню задачі геометричного моделювання схеми дії тістомісильного механізму планетарного типу шляхом опису траєкторій руху його точок, належних робочому органу, та аналізу графіка функції його повної енергії. В результаті досліджень було виявлено раціональні значення параметрів механізму, які забезпечать можливість розробок змішувачів сипких та вязких речовин зі зниженими енерговитратами. Здійснено огляд схем дії тістомісильних машин, а також методів опису та побудови зображень траєкторії руху важільних механізмів, що виявляє необхідність розробок компютерних програм розрахунку траєкторій руху робочих органів тістомісильних машин на основі планетарних механізмів. Розроблено спосіб опису сімї кривих, паралельних (на відстані h) траєкторії руху точки робочого органу змішувача, що дозволило унаочнити переміщення речовини у околі робочого органу (ефекту затягування речовини). Розроблено спосіб опису результатів моделювання поверхонь перемішування, коли робочим органом є відрізок, та побудови зображень фаз руху місильного механізму у вигляді кадрів анімаційного фільму, що дозволило скласти уяву про характер руху робочого органу у обємі чану.
Вывод
Дисертацію присвячено новому розвязанню задачі геометричного моделювання схеми дії тістомісильного механізму планетарного типу шляхом опису траєкторій руху його точок, належних робочому органу, та аналізу графіка функції його повної енергії. В результаті досліджень було виявлено раціональні значення параметрів механізму, які забезпечать можливість розробок змішувачів сипких та вязких речовин зі зниженими енерговитратами.
Значення для науки роботи полягає у подальшому розвитку способів дослідження кінематичних кривих та поверхонь в процесі конструювання важільних тістомісильних механізмів.
Значення для практики досліджень полягає в скороченні термінів та підвищенні точності моделювання коливань, одержанні моделей, що задовольняють заданим вимогам і прискорюють проектування виробів.
При цьому отримані результати, що мають науково-практичну цінність.
1. Здійснено огляд схем дії тістомісильних машин, а також методів опису та побудови зображень траєкторії руху важільних механізмів, що виявляє необхідність розробок компютерних програм розрахунку траєкторій руху робочих органів тістомісильних машин на основі планетарних механізмів.
2. Розроблено спосіб опису при планетарному русі траєкторії точки, належної робочому органу змішувача, в залежності від вхідних величин, що дозволило обирати схеми змішувачів зі зниженими енерговитратами шляхом варіювання вхідними параметрами.
3. Розроблено спосіб опису сімї кривих, паралельних (на відстані h) траєкторії руху точки робочого органу змішувача, що дозволило унаочнити переміщення речовини у околі робочого органу (ефекту затягування речовини).
4. Розроблено спосіб опису результатів моделювання поверхонь перемішування, коли робочим органом є відрізок, та побудови зображень фаз руху місильного механізму у вигляді кадрів анімаційного фільму, що дозволило скласти уяву про характер руху робочого органу у обємі чану.
5. Побудовано графіки розподілу енергетичних характеристик механізмів за заданими схемами, що дозволить формалізувати в залежності від вхідних параметрів аналіз форми кінематичної кривої робочого органу в процесі перемішування.
6. Результати впроваджено в НПП «Екструдер» при проектуванні схем місильних апаратів для перемішування вязких і сипучих матеріалів зі зниженими енерговитратами, та у навчальний процес Національного технічного університету «ХПІ» при підготовці бакалаврів і магістрів за напрямком 0804, спеціалізації «Інформаційні технології проектування».
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО У ТАКИХ РОБОТАХ
1. Дашкевич А. О. Геометричне моделювання руху робочого органа тістомісильної машини // Геометричне та компютерне моделювання. Харків: ХДУХТ, 2004. Вип. 6. - С. 112 - 116.
2. Дашкевич А. О. Дослідження епіциклоїдного роторно-планетарного механізму тістомісильної машини // Геометричне та компютерне моделювання. Харків: ХДУХТ, 2006. Вип. 14. - С. 132 - 138.
3. Дашкевич А. О. Геометричне моделювання дії епіциклоїдного механізму для тістомісильної машини // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. Вип. 4. Том 31.- Мелітополь: ТДАТА, 2006- С.147-153
4. Дашкевич А. О. Алгоритм моделювання схеми дії механізму тістомісильної машини // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник - Випуск 2 (43) - Дніпропетровськ, 2006. - С. 78 - 83.
5. Дашкевич А. О. Геометричне моделювання еквідистантних кривих в процесі перемішування тіста // Вісник київського національного університету технологій та дизайну. Доповіді третьої кримської науково-практичної конференції „Геометричне та компютерне моделювання: енергозбереження, екологія, дизайн” - Випуск 4 (30) - Сімферополь, 2006. - С. 197 - 201.
6. Дашкевич А. О. Геометричне моделювання та аналіз роботи тістомісильної машини // Геометричне та компютерне моделювання. Збірник наукових праць - Випуск 18 - Харків, 2007. - С. 261- 267.
7. Куценко Л.М., Дашкевич А. О. Порівняльний аналіз роботи важільних і біпланетарних місильних машин // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. Вип. 4. Том 35.- Мелітополь: ТДАТА, 2007- С.19 - 25
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.01 - Прикладна геометрія, інженерна графіка. - Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, Україна, 2007.
Дисертацію присвячено новому розвязанню задачі геометричного моделювання тістомісильного механізму планетарного типу шляхом опису траєкторій руху його точок, належних робочому органу, та аналізу графіка функції його повної енергії. В результаті досліджень було виявлено раціональні значення параметрів механізму, які забезпечать можливість розробок змішувачів сипких та вязких речовин зі зниженими енерговитратами.
В процесі роботи були отримані результати, що мають наукову і практичну цінність. До головних результатів слід віднести: розроблений метод опису траєкторії руху робочого органу змішувача при планетарному русі рівняннями у параметричному вигляді, розроблені схеми роботи важільних місильних механізмів для випадків руху привідної ланки за рівняннями епі- і гіпоциклоїди, коли вхідні величини (параметри розмірів схеми) змінюються в певних межах; складені алгоритми побудови зображень фаз руху місильного механізму та опису результатів моделювання, у тому числі і засобами компютерного анімаційного моделювання, що дозволить доповнити множину анімаційних зображень в прикладній геометрії. Також побудовано графіки розподілу енергетичних характеристик механізмів за заданими схемами та розроблено спосіб аналізу ефективності перемішування завдяки застосування поверхні перемішування; все це дозволило формалізувати аналіз форми кінематичної кривої точки робочого органу механізму в процесі перемішування.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.01.01 - Прикладная геометрия, инженерная графика. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, Украина, 2007.
Диссертация посвящена новому решению задачи геометрического моделирования тестомесильного механизма планетарного типа путем описания траекторий перемещения его точек, принадлежащих рабочему органу, а также анализу графика функции его полной энергии. В результате исследований были выявлены рациональные значения параметров планетарного механизма, которые обеспечат возможность разработок смешивателей сыпучих и вязких веществ с пониженными энергозатратами.
Уровень научно-производственного потенциала Украины определяется использованием новейших технологий мирового уровня. В частности, в пищевом машиностроении актуальны технологии проектирования смесителей вяжущих материалов со сниженными энергозатратами. С точки зрения прикладной геометрии при этом меньше всего исследованы технологии перемешивания материалов с помощью смесителей, в которых перемешивание проводится с помощью рычажных рабочих органов. Процесс смешивания обеспечивается сложной траекторией движения рычага, который обеспечивает высокую степень гомогенности смешиваемых материалов. Эффективность процесса (энергозатраты на получение единицы объема смешиваемых материалов) зависит от формы траектории движения рабочего органа. Задача состоит в выборе такой конструкции рабочего органа смесителя, которая позволила бы провести процесс перемешивания при сниженных энергозатратах. При этом, с точки зрения прикладной геометрии интересным есть то, что форма траектории движения рабочего органа может быть получена как параметрическая кривая, которая происходит от семейства таких кривых, как эпи- и гипоциклоиды. Определение на стадии проектирования рациональной конструкции рабочего органа смесителя будет оказывать содействие появлению новейшей техники и технологии мирового уровня, который указывает на актуальность выбранной темы исследований.
Осуществить адекватное описание движения рабочего органа смесителя возможно с помощью геометрического моделирования процесса перемешивания. Подчеркнем, что геометрическое моделирование объектов сложной формы есть одним из главных направлений развития прикладной геометрии и инженерной графики. Тем не менее проведенные исследования не разрешают осуществить геометрическое моделирование движения рабочего органа смесителя. Одной из причин этого было отсутствие геометрических и математических моделей, которые бы разрешили описать параметрические кривые, что происходят от семейств кривых эпициклоиды и гипоциклоиды, а также отсутствие математических процессоров, которые разрешили бы исследовать такие кривые на аналитическом и графическом уровнях в реальном масштабе времени. В роботах Л.Н.Куценко и его учеников проведены исследования относительно формообразования объекта как огибающей, в том числе и реализованных средствами математического процессора Maple. При этом, еще незанятой «научной нишей» оказалось создание эффективных алгоритмов профилирования обкатки планетарным механизмом с целью выявления рациональных значений ее параметров с возможностью осуществлять контроль изменения результата формообразования. Поэтому целью данной работы есть создание теоретической базы для алгоритмов геометрического моделирования результата формообразования по схеме планетарного механизма.
В процессе работы были получены результаты, которые имеют научную и практическую ценность. К главным результатам нужно отнести: разработан метод описания уравнениями в параметрическом виде траектории движения рабочего органа смесителя при планетарном движении, разработаны схемы работы рычажных месильных механизмов для случаев движения приводного звена согласно уравнениям эпи- и гипоциклоиды, когда исходные величины (параметры размеров схемы) изменяются в определенных границах; составлены алгоритмы построения изображений фаз движения месильного механизма и описания результатов моделирования, в том числе и средствами компьютерного анимационного моделирования, что позволит дополнить множество анимационных изображений в прикладной геометрии. Также построены графики распределения энергетических характеристик механизмов согласно заданным схемами и разработан способ анализа эффективности перемешивания благодаря применению поверхности перемешивания. Все это позволило формализовать анализ формы кинематической кривой точки рабочего органа механизма в процессе перемешивания.
Dashkevich А.А. Geometrical design of charts of action of planetary machine for interfusion of dough. - the Manuscript.
Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a specialty 05.01.01 - Applied geometry, engineering graph. - Kiev national university of construction and architecture, Kiev, Ukraine, 2007.
Dissertation is devoted to the new decision of task of geometrical design of kinematics curve which characterizes motion of working organ of machine for interfusion of dough of planetary type. These researches are conducted by the purpose of exposure of rational values of parameters of planetary mechanism that would provide introduction of rational charts of machine for interfusion of dough. In the process of work results which have a scientific and practical value were got. It is needed to take to the main results: developed method of description of trajectory of motion of working organ of mixer at planetary motion equalizations in a parametric kind, developed charts of work of mechanisms of mixers of levers for the cases of motion of drive link in obedience to equalizations of epi- and gipocicloids, when initial sizes (parameters of sizes of chart) change in the set borders; made algorithms of construction of representing the phases of motion of mixer mechanism and description of design results, including by facilities of computers animation design, that will allow to complement the great number of images of animations in the applied geometry. The graphs of distributing of power descriptions of mechanisms are also built in obedience to set charts and the method of analysis of efficiency of interfusion due to application of surface of interfusion is developed. All of this allowed formalizing the analysis of form of the kinematics crooked point of working organ of mechanism in the process of interfusion.
Keywords: machine for interfusion of dough machine, interfusion, planetary mechanism, kinematics curve.