Дар ин таҳқиқот, бар хилофи мошинҳои анъанавии ғелондани риштаи винт бо ҳаракати хаттии пешу–қафо, механизми ғелондиҳии даврии шакли секторӣ тарҳрезӣ, сохта ва тавассути озмоишҳои физикӣ тасдиқ карда шудааст. Ҳадаф аз ин кор паймонтар кардани мошин, коҳиш додани таъсири инерсияе, ки аз ҳаракати хаттии пешу–қафо ба вуҷуд меояд, беҳтар кардани идоракунии ҳаракат ва таъмин намудани шаклдиҳии ҳамзамони якчанд винт дар дохили як даври гардиш мебошад.

Муҳаққиқон аввал мошини анъанавии CPR6-ро барои ғелондани риштаи винт ҳамчун истинод гирифта, сипас қолаби хаттии ғелонданро ба низоми даврии шакли секторӣ мутобиқ кардаанд. Низом бо истифода аз муодилаҳои механикӣ ва кинематикӣ андозагирӣ шуда; баъдан бо истифода аз симулятсияҳои унсурҳои ниҳоии DEFORM-3D махсусан таъсири фосилаи қолаб ва параметри соиш ба рафтори ғелиш/лағжиши заготовкаи винт, умқи ришта ва буридашавии нӯг таҳқиқ шудааст.

Дар симулятсияҳо мушоҳида шудааст, ки бо афзоиши қимати соиш аз 0,4 то 0,8 заготовкаи винт ба ҷойи лағжидан байни қолабҳо бештар ғелонда пеш меравад ва профили ришта равшантар мешавад. Азбаски натиҷаҳои байни 0,8 ва 1,0 ба ҳам хеле наздик буданд, таҳқиқоти манбаъ қимати 0,8-ро ҳамчун истиноди интиқодӣ истифода кардааст. Фосилаи қолаб бошад, ҳамчун параметри ҳассостар муайян шудааст: фосилаи аз ҳад калон ба шаклгирии нопурра, фосилаи аз ҳад танг бошад ба бурида шудани винт пеш аз оғоз ё анҷоми ғелондан оварда расонидааст.

Дар озмоишҳои физикӣ фосилаи қолаб мутобиқи натиҷаҳои симулятсия марҳила ба марҳила танзим карда шудааст. Дар шароити Test 9 риштаҳои винт равшантар, тақсимоти қадам мунтазамтар ва нӯги винт пурра ба даст омадааст. Сипас мошин бо ҳамон танзим дар давоми се гардиши пурра кор карда, дар ҳар гардиш чор винт, яъне дар маҷмӯъ 12 винт истеҳсол кардааст. Дар таҳқиқот қадами винтҳои истеҳсолшуда 3 mm ва кунҷи ришта 60° гузориш шудааст; хатогиҳои нисбӣ дар диаметри қадам ва кунҷи спирал дар ҳамаи 12 намуна аз %5 камтар боқӣ мондаанд.

Аз нигоҳи Туркия, ин таҳқиқот барои рушди мошинҳои ғелондании паймонтар, бисёрқисмӣ ва барои автоматикунонӣ муносиб дар соҳаҳои винт, унсурҳои пайвасткунанда ва шаклдиҳии сард арзиши мустақими муҳандисӣ дорад. Аммо мошини таҳқиқшуда ҳанӯз низоми ниҳоии истеҳсолии саноатӣ нест. Сатҳи риштаи қолабҳои каҷе, ки истифода шудаанд, аз ибтидо барои геометрияи секторӣ тарҳрезӣ нашуда, қолабҳои хаттии мавҷуда бевосита хам карда шудаанд. Аз ин рӯ, барои интиқоли усул ба диаметрҳои гуногуни винт, навъҳои пӯлод, суръатҳои истеҳсол ва шароити воқеии истеҳсоли силсилавӣ тасдиқи иловагӣ зарур аст.

Чаро ғелондани риштаи винт аз коркарди буришӣ фарқ мекунад?

Ғелондани риштаи винт ба ҷойи бурида дур кардани мавод, сатҳи заготовкаи винтро зери фишори баланди тамос ба таври пластикӣ шакл медиҳад. Ҳангоми ҳаракати заготовка байни ду қолаб, маводи сатҳӣ ба самти геометрияи дандонаҳои қолаб ҷорӣ шуда, тадриҷан профили риштаи винтро ба вуҷуд меорад.

Аз ин рӯ, қиринда ҳосил намешавад. Дар бахши муқаддимавии таҳқиқоти манбаъ гуфта мешавад, ки ғелондан дар муқоиса бо усулҳои коркарди буришӣ метавонад истифодаи маводро беҳтар кунад, барои истеҳсоли силсилавӣ муносиб бошад ва аз ҷиҳати якпорчагии сатҳ ва устуворӣ ба хастагӣ бартариҳо фароҳам оварад.

Занҷири саноатии истеҳсоли винт дар таҳқиқот бо тартиби зерин баррасӣ мешавад:

1. Омода кардани ашёи хом ва заготовка,
2. Коркарди сатҳ,
3. Кашидани сим,
4. Шаклдиҳии сар бо усули сард,
5. Ғелондани риштаи винт,
6. Коркарди гармӣ.

Тамаркузи таҳқиқот ба марҳилаи панҷуми ин занҷир, яъне раванди ғелондане мебошад, ки геометрияи ниҳоии риштаро ба вуҷуд меорад.

Мушкил дар мошини анъанавии CPR6 чӣ буд?

Иқтидори максималии истеҳсолии мошини хаттии CPR6 барои ғелондани риштаи винт, ки дар таҳқиқот ҳамчун истиноди саноатӣ истифода шудааст, 400 адад/дақиқа, қудрати муҳаррики шпиндел 7,5 HP, тақрибан 5,5 kW ва массаи холиси он тақрибан 1500 kg нишон дода шудааст.

Гарчанде CPR6 мошини сермаҳсул аст, ҳаракати хаттии пешу–қафо зарбаи дароз, массаи зиёди ҳаракаткунанда ва инерсияи баландро талаб мекунад. Муҳаққиқон арзёбӣ кардаанд, ки дар суръат ва бори баланд ин сохтор метавонад аз ҷиҳати ҷавоби динамикӣ, ларзиш, масрафи энергия ва паймонӣ маҳдудиятҳо эҷод кунад.

Ғояи асосии тарҳи нав табдил додани ҳаракати хаттӣ ба ҳаракати пайвастаи даврӣ мебошад.

Мошини нави шакли секторӣ чӣ гуна кор мекунад?

Дар мошини нав диски доиравӣ ба ҳашт сектор тақсим шудааст. Чортои онҳо барои ғелондани риштаи винт истифода мешаванд, чор сектори боқимонда бошад барои амалиёти ёрирасони оянда, аз ҷумла ченкунӣ, ошкорсозӣ, сардкунӣ, тозакунӣ ё назорати қолаб ҷудо шудаанд. Ба ин тартиб, дар як интиқолдиҳандаи даврзананда ҳам барои шаклдиҳӣ ва ҳам барои амалиёти автоматикуноние, ки дар оянда илова мешаванд, ҷой фароҳам оварда шудааст.

Риштаи винт ба таври пластикӣ чӣ гуна ҳосил мешавад?

Вақте ки заготовкаи винт байни ду қолаб зери фишори баланди радиалӣ пеш меравад, шиддат дар минтақаи тамос аз ҳадди ҷорӣшавии мавод зиёд мешавад. Дар натиҷа маводи сатҳи берунии заготовка ба самти дандони қолаб ҳам ба таври радиалӣ ва ҳам тангенсиалӣ ҷорӣ мешавад. Азбаски мавод дур карда намешавад, ин раванд як раванди шаклдиҳии пластикии сард мебошад.

Таҳқиқоти манбаъ деформатсияи умумиро тавассути фарқи байни баландии ибтидоии \(h_0\) ва баландии ниҳоии \(h_f\) ифода мекунад. Агар винт дар давоми \(n\) гардиш шакл дода шавад, деформатсияи миёна ба ҳар гардиш:

\[ \frac{h_0-h_f}{n} \]

қабул шудааст. Дарозии тамоси ғелиш дар манбаъ:

\[ l_c=\sqrt{r\frac{(h_0-h_f)}{n}} \]

ба ин шакл дода шудааст. Радиуси миёна:

\[ r=\frac{h_0+h_f}{4} \]

таъриф карда мешавад.

Сипас манбаъ қувваи тахминии ғелонданро чунин медиҳад:

\[ F_{roller} = 1.15\,l_c L Y \frac{1+\mu l_c}{2h_{ave}} \]

ва

\[ h_{ave}=\frac{h_0+h_f}{2} \]

ифода мекунад. Дар ин ҷо \(L\) дарозии силиндрии винт, \(Y\) сахтии мавод ва \(\mu\) параметри соиш мебошад.

Дар манбаъ қувваи радиалӣ:

\[ F_r=0.5F_{roller} \]

ва суръати кунҷии винт:

\[ \omega_t=\frac{n2\pi}{t} \]

таъриф шудааст.

Ёддошт оид ба ифодаи математикӣ: Дар Муодилаи (7)-и таҳқиқот қудрати раванд ба шакли \(P_l=F_r\omega_t\) навишта шудааст. Азбаски \(F_r\) дар муодилаи қаблӣ ҳамчун қувва таъриф шудааст, ин ифода аз ҷиҳати андозагирӣ ба шакли классикии муодилаи қудрати механикӣ — момент × суръати кунҷӣ — ба таври равшан мувофиқат намекунад. Азбаски матни манбаъ ин нуктаро алоҳида шарҳ намедиҳад, формула дар ин ҷо тағйир дода нашудааст.

Ҳаракати хаттӣ чӣ гуна ба ҳаракати даврӣ табдил дода мешавад?

Таҳқиқоти манбаъ иқтидори тақрибан 400 адад/дақиқа-и CPR6-ро ҳамчун истиноди тарҳрезӣ истифода кардааст. Ин қимат тақрибан ҳафт даври коркард/сония қабул шуда ва як давр ба як гардиши spindle баробар дониста шуда:

\[ 400\ \text{adet/dakika}\approx7\ \text{adet/saniye} \]

ва тақрибан:

\[ \omega=420\ \text{rpm}\approx43.98\ \text{rad/s} \]

ба ин натиҷа расида шудааст.

Суръати ҳаракат бо захираи бехатарӣ барои механизми хаттӣ:

\[ v_s=1.4\frac{n\pi D}{0.14} =10n\pi D \]

таъриф шудааст.

Дар механизми даврии ҳаштсекторӣ робитаи тарҳрезӣ байни диаметри диск \(D_m\), диаметри винт \(D\), шумораи зарурии гардишҳои ғелондан \(n\) ва суръати муҳаррик \(\omega_m\) дар манбаъ:

\[ \omega_m>\frac{8\cdot10\cdot n\cdot D\cdot60}{D_m} \]

ва:

\[ D_m>8nD \]

ба ин шакл дода шудааст.

Дар намунаи тарҳрезии таҳқиқот, вақте ки \(n=5\), диаметри винт \(D=6\) mm ва \(\omega=420\) rpm қабул шудаанд, диаметри минималии диск 342,86 mm ҳисоб карда шуда; бо мақсади бехатарӣ ва осонии истеҳсол дар тарҳи воқеӣ диаметри диски 396 mm интихоб шудааст.

Ҳадди тафсири иқтидори истеҳсолӣ: Ҳисоби 420 rpm барои расидан ба иқтидори истинодии 400 адад/дақиқа-и мошини анъанавӣ анҷом дода шудааст. Аммо дар озмоишҳои ниҳоӣ нишон дода шудааст, ки механизми нав дар як гардиш чор винтро шакл медиҳад. Манбаъ бо истифода аз ин ду натиҷа иқтидори тасдиқшудаи пайвастаи адад/дақиқа-и мошини навро ҳисоб намекунад ва озмоиши воқеии суръати истеҳсоли силсилавиро пешниҳод намекунад. Аз ин рӯ, набояд чунин қабул кард, ки иқтидори пайвастаи истеҳсолӣ чор баробар зиёд буданаш исбот шудааст.

Қолаби каҷи ғелондан чӣ гуна тарҳрезӣ шуд?

Яке аз маҳдудиятҳои муҳими таҳқиқот ҳамзамон стратегияи прототипсозӣ мебошад. Муҳаққиқон дар марҳилаи аввал ба ҷойи тарҳрезии сатҳи комилан нави риштаи каҷ, геометрияи қолаби хаттии мавҷудаи CPR6-ро нигоҳ дошта, ҷисми берунии қолабро каҷ кардаанд. Ҳадаф санҷидани коршоямии механизми нав бо хароҷоти камтар ва вақти кӯтоҳтари истеҳсол буд.

Кунҷи каҷӣ барои қолаби ҳаракаткунандаи интихобшуда:

\[ 0.471\ \text{rad}\approx27^\circ \]

дода шудааст. Қолаби собит бошад, профили хаттӣ дорад.

Қолабҳо аз пӯлоди тезбурандаи асбобии SKH9 истеҳсол шуда ва пас аз коркарди гармӣ ба HRC 62–64, бо миёнаи тақрибан HRC 63 сахтӣ расонида шудаанд. Сипас барои нигоҳ доштани геометрияи ришта ва сифати сатҳ суфтакунии дақиқ ва коркарди ниҳоӣ истифода шудааст.

Муҳаррики servo ва низоми идоракунии электронӣ чӣ гуна сохта шуданд?

Дар гардонандаи асосии мошини прототипӣ муҳаррики servo Schneider BCH1805M12F1C ва драйвери servo Lexium 23 Plus истифода шудаанд. Дар манбаъ қудрати муҳаррик 7,5 kW, ва суръати максималии он 3000 rpm дода шудааст.

Меъмории идоракунии электронӣ аз компютер, интерфейси рақамии I/O, корти идоракунии servo дар асоси FPGA, драйвери servo ва корпуси мошин иборат аст. Энкодери афзояндаи муҳаррики servo дорои 160.000 импулс/гардиш ҳалкунандагӣ мебошад.

Ҳаракати spindle зери бори тағйирёбанда тавассути контроллери PID танзим шудааст:

\[ u(t)=K_pe(t)+K_i\int_0^t e(\tau)d\tau+K_d\frac{de(t)}{dt} \]

Муҳаққиқон параметрҳои PID-ро бо дарназардошти хусусиятҳои инерсия ва соиши механизм танзим карда, ҳадаф гузоштаанд, ки ҳамвории ҳаракат ва такрорпазирии назорати мавқеъро беҳтар намоянд.

Шароити симулятсияи DEFORM-3D чӣ буд?

Барои арзёбии коршоямии низоми нави қолаби каҷ пеш аз сохтани прототипи воқеӣ аз DEFORM-3D v11 истифода шудааст.

Таҳқиқоти манбаъ бо ишора ба он ки барои геометрияи нави қолаби каҷ маълумоти адабиёти мустақиман муқоисашаванда вуҷуд надорад, параметри соишро дар марҳилаи аввали тарҳрезӣ тавассути калибркунии асосёфта ба симулятсия муайян кардааст. Аз ин рӯ, қимати 0,8 набояд ҳамчун коэффисиенти универсалии соиш барои ғелондани риштаи винт тафсир карда шавад.

Қимати соиш ҳаракати винтро чӣ гуна тағйир дод?

Дар Test 1–4 фосилаи қолаб собит нигоҳ дошта шуда, танҳо қимати соиш тағйир дода шудааст:

• 0,4: Тақрибан нисфи ҳаракати винт ба шакли ғелиш ва қисми боқимонда ба шакли лағжиш рух додааст.
• 0,6: Ғелиш ба зиёда аз ду се ҳиссаи ҳаракати умумӣ расидааст.
• 0,8: Тақрибан се чор ҳиссаи ҳаракат бо ғелиш анҷом ёфтааст.
• 1,0: Нисбат ба 0,8 беҳбудии иловагии назаррас мушоҳида нашудааст.

Бо зиёд шудани соиш профили ришта низ равшантар ва амиқтар шудааст. Аммо азбаски фарқи байни 0,8 ва 1,0 маҳдуд монд, таҳқиқот дар симулятсияҳои минбаъда қимати 0,8-ро истифода кардааст.

Чӣ гуна нишон дода шуд, ки фосилаи қолаб интиқодӣ аст?

Ҳангоми кам кардани масофаи қолаб фишор ва шаклдиҳӣ дар мавод зиёд шуд. Аммо дида шуд, ки ин вобастагӣ бемаҳдуд нест.

Test 5 ҳангоми истифодаи фосилаи A=5,5 mm ва B=6,2 mm ташаккули ришта равшантар шуд, вале нӯги винт пурра нашуд.

Test 6 вақте ки қимати B то 5,7 mm кам карда шуд, винт қариб пурра бо ғелиш пеш рафт, умқи ришта зиёд шуд ва дар нӯг буридан/хамшавӣ оғоз ёфт; бо вуҷуди ин нӯг пурра ҷудо нашуд.

Test 7 вақте ки A=5,0 mm ва B=5,4 mm буд, аввалин ҳолате ба даст омад, ки нӯги винт пурра ҷудо шуд. Аз ин рӯ, муҳаққиқон Test 7-ро аз нигоҳи симулятсия ҳамчун минтақаи муҳими истинодии оптималӣ арзёбӣ карданд.

Test 8 кам кардани фосила то A=4,5 mm ва B=4,8 mm ба фишурдашавии аз ҳад зиёд овард ва винт қариб дар оғози раванди ғелондан бурида шуд.

Дар озмоишҳои физикӣ фосила боз ҳам нозуктар танзим карда шуда, дар Test 9: A=5,0 mm, B=5,2 mm профили равшантар, қадами мунтазамтар ва нӯги пурраи винт ба даст оварда шуд. Test 10: A=5,0 mm, B=4,9 mm бошад, боз ба минтақаи аз ҳад танг ворид шуда, боиси бурида шудани винт дар ҷараёни кор гардид.

Оё симулятсия бо мошини воқеӣ мувофиқат кард?

Бале. Яке аз ҷанбаҳои пурқуввати таҳқиқот он аст, ки симулятсияҳо бевосита дар прототипи физикӣ санҷида шудаанд. Дар тасвирҳои озмоишии саҳифаҳои 18–20 винтҳои воқеие, ки дар шароити Test 5, 6, 7, 9 ва 10 ба даст омадаанд, нишон дода шудаанд.

Дар Test 5 винти воқеӣ мисли симулятсия бо нӯги нопурра анҷом ёфт. Дар Test 6 умқи ришта зиёд шуда, хамшавии нӯг дида шуд. Дар Test 7 нӯг пурра ҷудо шуд, дар Test 9 бошад профили ришта мунтазамтар гардид. Дар Test 10 винт мутобиқ ба рафтори фишурдашавии аз ҳад зиёд, ки дар симулятсия пешбинӣ шуда буд, ҳангоми раванд бурида шуд.

Ин мувофиқати сифатӣ нишон медиҳад, ки симулятсияҳои DEFORM-3D барои интихоби фосилаи қолаб воситаи муфиди тарҳрезии пешакӣ мебошанд. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот барои ҳамаи майдонҳои шиддат, қувва ё геометрӣ таҳлили муфассали таҷрибавии хатои ададиро пешниҳод намекунад; бинобар ин, тасдиқ асосан ба муқоисаи натиҷаҳои геометрӣ ва рафтори ташаккул такя мекунад.

Оё воқеан дар як гардиш чор винт истеҳсол шуд?

Бале. Бо истифода аз танзими Test 9 мошини нав дар давоми се гардиши пурраи пайдарпай кор карда шудааст. Азбаски механизм дар ҳар гардиши пурра чор винтро шакл медиҳад, дар маҷмӯъ 12 намунаи таҷрибавӣ ба даст омадааст.

Кадом андозаҳои винтҳои истеҳсолшуда муқоиса шуданд?

Геометрияи истинодии винти стандартӣ, ки дар манбаъ барои истеҳсол бо қолаби хаттии анъанавӣ дода шудааст, чунин аст:

Гуфта шудааст, ки қадами 12 винти дар мошини нав истеҳсолшуда 3 mm ва кунҷи ришта 60° аст. Барои диаметри қадам ва кунҷи спирал бошад, дуршавии қиматҳои ченшуда аз қимати ҳадаф ҳамчун хатои нисбӣ ҳисоб карда шудааст.

Дар Шакли 21-и саҳифаи 21 дида мешавад, ки ҳар ду силсилаи хато барои ҳамаи 12 винт аз хатти %5 поён мондаанд. Азбаски манбаъ қиматҳои дақиқи ададии 12 × 2-ро ба шакли ҷадвал пешниҳод намекунад, ба ҷойи баровардани қиматҳои тахминӣ аз график бо чашм ва бозтавлиди онҳо ҳамчун маълумоти ададӣ, танҳо натиҷае истифода шудааст, ки таҳқиқот ба таври равшан дастгирӣ мекунад: “аз %5 камтар”.

Чаро ҳанӯз хатогиҳои хурди геометрӣ ба вуҷуд омаданд?

Муҳаққиқон сабаби асосиро ба он нисбат медиҳанд, ки сатҳи нави риштаи махсус барои мошини каҷ ҳанӯз тарҳрезӣ нашудааст. Сатҳи риштаи қолаби хаттии мавҷуда нигоҳ дошта шуда, танҳо ҷисми берунии он каҷ карда шудааст.

Ин тағйирот дарозии самараноки ришта ва роҳи тамоси винт–қолабро тағйир додааст. Дар натиҷа тақсимоти бори қолаб ва траекторияи шаклдиҳӣ аз низоми идеалии хаттӣ каме фарқ кардааст. Ин номувофиқии геометрӣ ҳамчун сабаби муҳими дуршавии чандфоизае, ки дар диаметри қадам ва кунҷи спирал чен шудааст, нишон дода мешавад.

Ин таҳқиқот аз ҷиҳати самаранокии истеҳсол воқеан чиро исбот мекунад?

Таҳқиқот натиҷаи зеринро бевосита ба таври таҷрибавӣ нишон медиҳад: механизми нави секторӣ метавонад дар як даври гардиш чор заготовкаи винтро ҳамзамон шакл диҳад.

Потенсиали ин барои баланд бардоштани иқтидори истеҳсолӣ равшан аст. Бо вуҷуди ин, дар таҳқиқот қимати устувори адад/дақиқа-и мошини нав дар шароити воқеии дарозмуддати истеҳсолӣ, вақти таваққуф, иқтидори низоми ғизодиҳӣ, умри қолаб ё қимати энергия/винт чен карда нашудааст.

Аз ин рӯ, “чор винт/гардиш” ва “чор баробар маҳсулнокии саноатӣ” як чиз нестанд. Барои исботи дуюмӣ дар хатти истеҳсоли силсилавӣ вақти давр, ғизодиҳӣ, хориҷкунӣ, сардкунӣ, нигоҳдорӣ, ларзиш ва умри қолаб бояд якҷоя чен карда шаванд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Механизми даврии шакли секторӣ барои ғелондани риштаи винт ба таври физикӣ ба кор андохта шуда ва истеҳсоли винт анҷом дода шудааст.
• Низоми нав тавонистааст дар як гардиш чор винтро шакл диҳад.
• Симулятсияҳои DEFORM-3D нишон додаанд, ки фосилаи қолаб ва параметри соиш ба рафтори шаклдиҳӣ таъсири қавӣ доранд.
• Дар манбаъ қимати соиши 0,8 ҳамчун истиноди интиқодӣ муайян шудааст, зеро қимати баландтар фоидаи иловагии назаррас нишон надодааст.
• Аз ҳад калон будани фосилаи қолаб ба ташаккули нопурраи ришта ва аз ҳад хурд будани он ба буридашавии бармаҳал оварда расонидааст.
• Test 9 дар озмоишҳои физикӣ риштаи равшантар, қадами мунтазам ва нӯги пурраро таъмин кардааст.
• Дар се гардиш 12 намуна истеҳсол шудааст.
• Дар винтҳои истеҳсолшуда қадами 3 mm ва кунҷи риштаи 60° ба даст омадааст.
• Хатогиҳои нисбии диаметри қадам ва кунҷи спирал дар ҳамаи 12 винти озмоишӣ аз %5 камтар боқӣ мондаанд.
• Тамоюлҳои шаклдиҳие, ки дар симулятсия мушоҳида шуданд, дар озмоишҳои физикӣ аз ҷиҳати сифатӣ такрор шудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот накардааст

• Нишон дода нашудааст, ки иқтидори воқеии пайвастаи саноатии мошини нав 1600 ё бештар адад/дақиқа аст.
• Чен карда нашудааст, ки низоми нав нисбат ба CPR6 ҳатман нерӯи барқи камтар сарф мекунад.
• Умри дарозмуддати қолаб ва арзиши нигоҳдорӣ муқоиса нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки шаклдиҳии ҳамзамони чор винт дар тӯли ҳазорон ё миллионҳо давр ҳамон дақиқиро нигоҳ медорад.
• Параметри соиши 0,8 барои ҳамаи пӯлодҳо, равғанҳои молиданӣ ва геометрияҳои винт оптимуми универсалӣ нест.
• Геометрияи Test 9 барои ҳамаи андозаҳои винт фосилаи оптималии қолаб нест.
• Таҳқиқот ҳанӯз биниши мошинӣ дар вақти воқеӣ ё назорати сифати ҳалқаи пӯшидаро татбиқ накардааст.
• Синфҳои гуногуни пӯлод ва диаметрҳои хеле гуногуни винт ба таври таҷрибавӣ муқоиса нашудаанд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Тарҳи таҳқиқот

Таҳқиқот аз чор марҳилаи ба ҳам пайваст иборат аст:

1. Таҳлили механикии низоми анъанавии хаттии CPR6,
2. Таҳияи механизми даврии шакли секторӣ ва модели кинематикӣ,
3. Гузаронидани симулятсия ва сканкунии параметрҳо бо DEFORM-3D,
4. Сохтани прототипи физикӣ ва гузаронидани озмоишҳои истеҳсоли винт.

Ин сохтор таҳқиқотро аз тарҳи танҳо назариявии мошин фарқ мекунад; механизми пешниҳодшуда ба мошини воқеӣ табдил дода шуда ва бо заготовкаҳои воқеии винт озмоиш шудааст.

Модели кинематикӣ

Дар ғелондани даврӣ геометрияи ибтидоӣ байни маркази винт ва маркази диск:

\[ |O_t-O|=R+r \]

таъриф шудааст. Ҷойивазкунии хаттии эквивалентии қолаби ҳаракаткунанда:

\[ S_p=R\theta(t) \]

ва ҷойивазкунии маркази винт:

\[ S_O=0.5R\theta(t) \]

дода шудааст.

Мавқеи кунҷии маркази винт дар атрофи маркази диск:

\[ \theta_{to}(t) = \frac{0.5R\theta(t)}{R+r} \]

ва кунҷи гардиши худи винт:

\[ \theta_t(t) = \frac{R\theta(t)}{r} \]

моделсозӣ шудааст.

Ин муодилаҳо барои тавсифи робитаи байни гардиши қолаби секторӣ ва ҳам ҳаракати мадории заготовкаи винт ва ҳам ғелиши он дар атрофи меҳвари худ истифода шудаанд.

Параметрҳои тарҳрезии мошин

Матритсаи тестии DEFORM-3D

Нуктаи муҳими ин ҷадвал он аст, ки Test 7 истиноди муҳими оптималӣ дар марҳилаи симулятсия мебошад, дар ҳоле ки Test 9 конфигуратсияи муваффақест, ки дар озмоишҳои физикӣ бо танзими нозуктари фосила истифода шудааст. Аз ин рӯ, ифодаҳои “Test 7 оптималӣ” ва “Test 9 озмоиши ниҳоии муваффақ” дар манбаъ як даъвои ивазкунандаи ҳамдигар нестанд.

Тартиби озмоиш

Шакли 18 дар саҳифаи 19 як даври пурраи истеҳсоли винтро дар мошини воқеӣ бо ҳашт акс нишон медиҳад. Раванд бо тартиби зерин аст:

1. Мавқеи ибтидоӣ,
2. Анҷом ёфтани ғизодиҳии заготовкаи винт,
3. Оғози ғелондан,
4. Шаклдиҳии пешакӣ,
5. Ташаккули ниҳоии ришта,
6. Шакл додани нӯги винт,
7. Анҷоми раванди ғелондан,
8. Хориҷ кардани винт аз низом

ва аз ин марҳилаҳо иборат аст.

Ин тасвирҳои мошини воқеӣ аз он ҷиҳат муҳиманд, ки нишон медиҳанд на танҳо як нақшаи консептуалӣ, балки прототипи физикӣ воқеан ба кор андохта шудааст.

Озмоиши такрорпазирӣ

Дар фосилаи Test 9 се гардиши пайдарпай анҷом дода шуда, дар маҷмӯъ 12 винт истеҳсол шудааст. Дар ҳар гардиш чор маҳсулот ҳосил шудааст. Дар графики хатои саҳифаи 21 ҳамаи 12 винт ҳамчун намунаҳои ҷудогона нишон дода шудаанд.

Аз %5 камтар ва дар доираи танг мондани хатогиҳои диаметри қадам ва кунҷи спирал дар таҳқиқоти манбаъ ҳамчун далели такрорпазир ва устувор будани низом аз ҷиҳати шаклдиҳии бисёрқисмӣ арзёбӣ шудааст.

Натиҷаи асосии муҳандисии таҳқиқот

Муҳимтарин натиҷаи муҳандисии таҳқиқот нишон додани он аст, ки ҳаракати хаттии пешу–қафо барои ғелондани риштаи винт ҳатмӣ нест. Бо истифода аз роҳи тамоси каҷ ва ҳаракати даврии идорашаванда, заготовкаи винтро метавон пайваста шакл дод ва дар як ротор якчанд порчаи кориро коркард кард.

Бо вуҷуди ин, дастоварди асосии таҳқиқот ҳоло бештар аз иқтидори ниҳоии истеҳсолӣ, исботи коршоямии механизм мебошад. Муҳаққиқон ҳамчунин мегӯянд, ки дар марҳилаи минбаъда бояд қолабҳои комилан нави махсус барои геометрияи каҷ, тағйирёбии моменти баландсуръат ва ларзиш, биниши мошинӣ, ошкорсозии вақти воқеӣ, идоракунии ҳалқаи пӯшида, оптимизатсияи мутобиқшавандаи параметрҳо дар асоси додаҳо, масрафи энергия, фарсудашавии қолаб ва маҳсулнокии воқеии корхона таҳқиқ шаванд.

Маҳдудиятҳои илмӣ ва саноатӣ

Маҳдудияти аввал ин аст, ки сатҳи риштаи қолаби каҷи истифодашуда аз ибтидо барои геометрияи даврӣ тарҳрезӣ нашудааст. Хам кардани бевоситаи қолаби хаттӣ боиси дур шудани роҳи воқеии тамос ва тақсимоти қувва аз тарҳи идеалӣ шудааст.

Маҳдудияти дуюм набудани озмоиши дарозмуддати истеҳсолӣ мебошад. Озмоиши 12 винт дар се гардиш такрорпазирии кӯтоҳмуддати механизмро нишон медиҳад, аммо умри онро дар истеҳсоли силсилавӣ нишон намедиҳад.

Маҳдудияти сеюм фаъолияти энергетикӣ мебошад. Таҳқиқот баррасӣ мекунад, ки механизми даврӣ метавонад аз ҷиҳати инерсия ва энергия бартарӣ диҳад, аммо масрафи kWh/адад ё масрафи умумии энергияи мошини нав ва анъанавиро чен накардааст.

Маҳдудияти чорум умумиятпазирии параметрҳо мебошад. Натиҷаҳо барои заготовкаи мушаххаси AISI 1020, геометрияи мушаххаси қолаб ва низоми прототипӣ ба даст омадаанд.

Маҳдудияти панҷум ин аст, ки баъзе параметрҳои симулятсияи Test 9 ва Test 10 дар Ҷадвали 1 холӣ мебошанд. Қиматҳои соиш ё шабакае, ки дар манбаъ ба таври равшан дода нашудаанд, набояд бо тахмин пур карда шаванд.

Маҳдудияти шашум ин аст, ки 420 rpm, ки аз истиноди 400 адад/дақиқа ҳосил шудааст, ва қобилияти чор маҳсулот/гардиш дар дохили таҳқиқот ба як ҳисоби ягонаи иқтидори тасдиқшудаи пайвастаи истеҳсолӣ пайваст карда нашудаанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Design and Experimental Validation of a Novel Sector-Shaped Thread Rolling Machine with Multi-Piece Forming Capability

Муаллифон: Chao-Chung Liu; Ming-Nan Chen; Chao-Shu Liu.

Тартиби муаллифон: Тартиби дар манбаъ додашуда бетағйир нигоҳ дошта шудааст.

Муаллифони масъул: Chao-Chung Liu ва Ming-Nan Chen.

Муаллифии аввалини баробар/саҳми баробар: Дар манбаъ изҳорот дар бораи муаллифии аввалини баробар ё саҳми баробар зикр нашудааст.

Муассисаҳо:

1. School of Computer Science and Software, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China.
2. School of Economics and Management, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China.
3. Department of Mechanical Engineering, National Kaohsiung University of Science and Technology, Kaohsiung 80778, Taiwan.

Маҷалла: Machines.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд/шумора/рақами мақола: 14(5), 481.

DOI: 10.3390/machines14050481.

Навъи манбаъ ва ҳолати баррасии ҳамтоён: Мақолаи аслии таҳқиқотии баррасишуда аз ҷониби ҳамтоён (Article).

Ирсол: 5 марти 2026.

Бознигарӣ: 16 апрели 2026.

Қабул: 22 апрели 2026.

Нашр: 24 апрели 2026.

Муҳаррири академикӣ: Dimitrios Manolakos.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation ва Guangdong Soft Science Foundation, China; Grant 2024A0505050043.

Дастрасии додаҳо: Муаллифон гуфтаанд, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола ҷой доранд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифони масъул равона карда шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳмҳои муаллифон: Консептуализатсия C.-C.L. ва C.-S.L.; усул C.-C.L., M.-N.C. ва C.-S.L.; нармафзор C.-C.L. ва M.-N.C.; тасдиқ C.-C.L., M.-N.C. ва C.-S.L.; таҳлили шаклӣ C.-C.L. ва C.-S.L.; таҳқиқот C.-C.L., M.-N.C. ва C.-S.L.; захираҳо C.-C.L., M.-N.C. ва C.-S.L.; куратсияи додаҳо C.-C.L., M.-N.C. ва C.-S.L.; тарҳи аввал C.-C.L.; баррасӣ ва таҳрир C.-C.L., M.-N.C. ва C.-S.L.; визуализатсия C.-C.L.; дарёфти маблағгузорӣ M.-N.C.

Сабти расмии нашр: MDPI Machines, Volume 14, Issue 5, Article 481; DOI 10.3390/machines14050481.

Ин муҳтавои Verianla танҳо ба модели механикӣ, муодилаҳо, симулятсияҳои DEFORM-3D, тарҳи мошин ва натиҷаҳои озмоишҳои физикии таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтааст. Ҳувияти библиографӣ инчунин тавассути сабти расмии ношир санҷида шудааст; ягон натиҷаи таҷрибавӣ ё ададие, ки дар манбаъ вуҷуд надорад, илова нашудааст.

Ёддоштҳои тафсирӣ ва мутобиқати дохили манбаъ: (1) Дар таҳқиқот ҳангоми ҳосил кардани суръати тарҳрезии 420 rpm аз иқтидори анъанавии 400 адад/дақиқа, як даври коркард ба як гардиши spindle баробар карда мешавад; озмоиши баъдӣ бошад нишон медиҳад, ки дар ҳамон гардиш чор винт истеҳсол шудааст. Азбаски иқтидори воқеии пайвастаи адад/дақиқа-и низоми нав алоҳида чен нашудааст, аз ин ду маълумот даъвои иловагии иқтидори истеҳсолӣ бароварда нашудааст. (2) Дар Муодилаи (7) қудрати раванд ҳамчун ҳосили зарби қувваи радиалӣ ва суръати кунҷӣ дода шудааст; манбаъ асосноккунии андозагириро алоҳида шарҳ намедиҳад. (3) Дар Ҷадвали 1 барои Test 9 ва Test 10 коэффисиенти соиш ва шумораи унсурҳои шабака дода нашудааст. (4) Test 7 минтақаи муҳими оптималии марҳилаи симулятсияро нишон медиҳад, дар ҳоле ки дар озмоишҳои физикӣ Test 9 бо танзими нозуктари фосила барои тасдиқи ниҳоии бисёрқисмӣ истифода шудааст. (5) Самаранокии энергетикӣ ҳамчун бартарии эҳтимолӣ баррасӣ шудааст, аммо муқоисаи ченшудаи масрафи энергия пешниҳод нашудааст.

Сатҳи мавҷудаи далелҳои таҳқиқот коршоямии механизми даврии шакли секторӣ, қобилияти шаклдиҳии чорқисмӣ ва такрорпазирии геометриро дар силсилаи кӯтоҳи озмоишӣ дастгирӣ мекунад. Барои исботи бартарии пурраи саноатӣ бошад маълумоти истеҳсолоти дарозмуддат, энергия, фарсудашавӣ, ларзиш, нигоҳдорӣ ва вақти воқеии давр зарур аст.