Ushbu tadqiqotda an’anaviy chiziqli oldinga–orqaga harakatlanuvchi vint rezbasini prokatlash mashinalaridan farqli ravishda, sektor shaklidagi aylanuvchi prokatlash mexanizmi loyihalangan, ishlab chiqarilgan va fizik tajribalar bilan tasdiqlangan. Maqsad — mashinani yanada ixcham qilish, chiziqli oldinga–orqaga harakatdan kelib chiqadigan inertsiya ta’sirlarini kamaytirish, harakat boshqaruvini yaxshilash va bitta aylanish sikli ichida bir nechta vintni bir vaqtning oʻzida shakllantirishni ta’minlashdir.

Tadqiqotchilar avval an’anaviy CPR6 vint rezbasini prokatlash mashinasini tayanch sifatida olgan, soʻng chiziqli prokatlash qolipini sektor shaklidagi aylanuvchi tizimga moslashtirgan. Tizim mexanik va kinematik tenglamalar asosida oʻlchamlangan; keyin DEFORM-3D chekli elementlar simulyatsiyalaridan foydalanib, ayniqsa qolip oraligʻi va ishqalanish parametrining vint zagotovkasining dumalanish/sirpanish xatti-harakati, rezba chuqurligi va uchining kesilishiga ta’siri oʻrganilgan.

Simulyatsiyalarda ishqalanish qiymati 0,4 dan 0,8 gacha oshgani sari vint zagotovkasi qoliplar orasida sirpanish oʻrniga koʻproq dumalab ilgarilagani va rezba profili aniqroq shakllangani kuzatilgan. 0,8 bilan 1,0 orasidagi natijalar bir-biriga juda yaqin boʻlgani sababli manba tadqiqot 0,8 qiymatini kritik tayanch koʻrsatkich sifatida qoʻllagan. Qolip oraligʻi esa yanada sezgir parametr sifatida namoyon boʻlgan: haddan tashqari keng oraliq yetarli shakllanmaslikka, haddan tashqari tor oraliq esa vintning prokatlash boshlanishidan oldin yoki jarayon tugamasidan kesilishiga olib kelgan.

Fizik tajribalarda simulyatsiya natijalariga koʻra qolip oraligʻi bosqichma-bosqich sozlangan. Test 9 sharoitida vint rezbalari aniqroq, qadam taqsimoti muntazamroq va vint uchi toʻliq shakllangan holda olingan. Shundan keyin mashina xuddi shu sozlamada uchta toʻliq aylanish davomida ishlatilgan va har bir aylanishda toʻrttadan, jami 12 ta vint ishlab chiqarilgan. Tadqiqotda ishlab chiqarilgan vintlarning qadami 3 mm va rezba burchagi 60° ekani qayd etilgan; qadam diametri hamda heliks burchagidagi nisbiy xatolar barcha 12 ta namunada %5 dan past boʻlgan.

Turkiya nuqtayi nazaridan ushbu ish vintlar, mahkamlash elementlari va sovuq shakllantirish sohalarida yanada ixcham, koʻp detalli va avtomatlashtirishga mos prokatlash mashinalarini ishlab chiqish uchun bevosita muhandislik ahamiyatiga ega. Biroq tadqiqotdagi mashina hali yakuniy sanoat ishlab chiqarish tizimi emas. Qoʻllangan egri qoliplarning rezba yuzasi sektor geometriyasi uchun boshidan loyihalanmagan, mavjud chiziqli qoliplar bevosita egib ishlatilgan. Shu sababli usulni turli vint diametrlari, poʻlat navlari, ishlab chiqarish tezliklari va haqiqiy seriyali ishlab chiqarish sharoitlariga koʻchirish uchun qoʻshimcha tasdiqlash zarur.

Vint rezbasini prokatlash nima uchun qirindi olib ishlov berishdan farq qiladi?

Vint rezbasini prokatlash materialni kesib olib tashlash oʻrniga vint zagotovkasi yuzasini yuqori kontakt bosimi ostida plastik tarzda shakllantiradi. Zagotovka ikki qolip orasida harakatlanar ekan, sirt materiali qolip tishlari geometriyasi tomon oqadi va bosqichma-bosqich vint rezbasi profilini hosil qiladi.

Shu sababli qirindi hosil boʻlmaydi. Manba tadqiqotning kirish qismida prokatlash qirindi olib ishlov berish usullariga nisbatan materialdan foydalanishni yaxshilashi, seriyali ishlab chiqarishga mos boʻlishi va sirt yaxlitligi hamda charchashga chidamlilik jihatidan afzalliklar berishi mumkinligi ta’kidlangan.

Sanoat vint ishlab chiqarish zanjiri tadqiqotda quyidagi ketma-ketlikda koʻrib chiqiladi:

1. Xomashyo va zagotovka tayyorlash,
2. Sirtga ishlov berish,
3. Sim tortish,
4. Sovuq kallak shakllantirish,
5. Vint rezbasini prokatlash,
6. Issiqlik bilan ishlov berish.

Tadqiqotning diqqat markazida ushbu zanjirning beshinchi bosqichi, ya’ni yakuniy rezba geometriyasini hosil qiluvchi prokatlash jarayoni turadi.

An’anaviy CPR6 mashinasidagi muammo nimada edi?

Tadqiqotda sanoat tayanchi sifatida foydalanilgan CPR6 chiziqli vint rezbasini prokatlash mashinasining maksimal ishlab chiqarish quvvati 400 dona/daqiqa, spindle motor quvvati 7,5 HP, taxminan 5,5 kW va sof massasi taxminan 1500 kg deb berilgan.

CPR6 unumdor mashina boʻlsa-da, chiziqli oldinga–orqaga harakat uzun yurish, katta harakatlanuvchi massa va yuqori inertsiya talab qiladi. Tadqiqotchilar yuqori tezlik va yuklama ostida bu tuzilma dinamik javob, tebranish, energiya sarfi va ixchamlik nuqtayi nazaridan cheklovlar keltirib chiqarishi mumkinligini baholagan.

Yangi dizaynning asosiy gʻoyasi chiziqli harakatni uzluksiz aylanuvchi harakatga aylantirishdir.

Sektor shaklidagi yangi mashina qanday ishlaydi?

Yangi mashinada aylana disk sakkiz sektorga boʻlingan. Ularning toʻrttasi vint rezbasini prokatlash uchun ishlatiladi, qolgan toʻrtta sektor esa kelajakda oʻlchash, aniqlash, sovitish, tozalash yoki qolipni nazorat qilish kabi yordamchi operatsiyalar uchun ajratilgan. Shu tariqa bitta aylanuvchi tashuvchida ham shakllantirish, ham kelajakda qoʻshilishi mumkin boʻlgan avtomatlashtirish operatsiyalari uchun joy yaratilgan.

Vint rezbasi plastik tarzda qanday hosil boʻladi?

Vint zagotovkasi ikki qolip orasida yuqori radial bosim ostida ilgarilaganda kontakt zonasidagi kuchlanish materialning oquvchanlik chegarasidan oshadi. Natijada zagotovkaning tashqi yuzasidagi material qolip tishi yoʻnalishida radial va tangensial tarzda oqadi. Material olib tashlanmagani uchun jarayon sovuq plastik shakllantirish jarayonidir.

Manba tadqiqot umumiy deformatsiyani boshlangʻich balandlik \(h_0\) bilan yakuniy balandlik \(h_f\) orasidagi farq orqali ifodalaydi. Agar vint \(n\) aylanish davomida shakllantirilsa, har bir aylanishga toʻgʻri keladigan oʻrtacha deformatsiya:

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

deb qabul qilingan. Dumalanishdagi kontakt uzunligi esa manbada:

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

koʻrinishida berilgan. Oʻrtacha radius:

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

deb ta’riflanadi.

Manbada keyin taxminiy prokatlash kuchi:

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

va

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

bilan ifodalangan. Bu yerda \(L\) vintning silindrik uzunligi, \(Y\) material qattiqligi va \(\mu\) ishqalanish parametridir.

Manbada radial kuch:

\[ F_r=0.5F_{roller} \]

va vintning burchak tezligi:

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

deb ta’riflangan.

Matematik ifoda boʻyicha izoh: Tadqiqotning (7)-tenglamasida jarayon quvvati \(P_l=F_r\omega_t\) koʻrinishida yozilgan. Bu yerda \(F_r\) oldingi tenglamada kuch sifatida ta’riflanganligi sababli ifoda klassik mexanik quvvat tenglamasi boʻlgan moment × burchak tezligi shakliga oʻlcham jihatidan yaqqol mos kelmaydi. Manba matn bu nuqtani alohida tushuntirmagani uchun formula bu yerda oʻzgartirilmagan.

Chiziqli harakat aylanuvchi harakatga qanday oʻzgartiriladi?

Manba tadqiqot CPR6 ning taxminan 400 dona/daqiqalik quvvatini loyihaviy tayanch sifatida qoʻllagan. Bu qiymat taxminan yetti ishlov berish sikli/soniya deb qabul qilingan va bir sikl bitta spindle aylanishiga tenglashtirilib:

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

va taxminan:

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

natijaga erishilgan.

Chiziqli mexanizm uchun xavfsizlik zaxirasi qoʻshilgan harakat tezligi:

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

deb ta’riflangan.

Sakkiz sektorli aylanuvchi mexanizmda disk diametri \(D_m\), vint diametri \(D\), zarur prokatlash aylanishlari soni \(n\) va motor tezligi \(\omega_m\) orasidagi loyihaviy bogʻlanish manbada:

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

va:

\[ D_m>8nD \]

koʻrinishida berilgan.

Tadqiqotdagi loyihalash misolida \(n=5\), vint diametri \(D=6\) mm va \(\omega=420\) rpm deb qabul qilinganda minimal disk diametri 342,86 mm hisoblangan; xavfsizlik va ishlab chiqarish qulayligi maqsadida amaliy dizaynda 396 mm disk diametri tanlangan.

Ishlab chiqarish quvvatini talqin qilish chegarasi: 420 rpm hisobi an’anaviy mashinaning 400 dona/daqiqalik tayanch quvvatiga erishish maqsadida bajarilgan. Bunga qarshi ravishda yakuniy tajribalarda yangi mexanizm bir aylanishda toʻrtta vintni shakllantirishi koʻrsatilgan. Manba ushbu ikki natijadan foydalanib yangi mashinaning tasdiqlangan uzluksiz dona/daqiqa quvvatini hisoblamaydi va haqiqiy seriyali ishlab chiqarish tezligi sinovini taqdim etmaydi. Shu sababli uzluksiz ishlab chiqarish quvvati toʻrt baravar oshgani isbotlangan deb qabul qilinmasligi kerak.

Egri prokatlash qolipi qanday loyihalangan?

Tadqiqotning muhim cheklovlaridan biri ayni paytda prototiplash strategiyasidir. Tadqiqotchilar dastlab butunlay yangi egri rezba yuzasini loyihalash oʻrniga CPR6 ning mavjud chiziqli qolip geometriyasini saqlab, qolipning tashqi tanasini egri shaklga keltirgan. Maqsad yangi mexanizm ishlash-ishlamasligini pastroq xarajat va qisqaroq ishlab chiqarish muddati bilan sinab koʻrish boʻlgan.

Tanlangan harakatlanuvchi qolip uchun egri burchagi:

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

deb berilgan. Qoʻzgʻalmas qolip esa chiziqli profilga ega.

Qoliplar SKH9 tezkesar asbobsozlik poʻlatidan ishlab chiqarilgan va issiqlik bilan ishlov berilgandan soʻng HRC 62–64, oʻrtacha taxminan HRC 63 qattiqlikka yetkazilgan. Shundan soʻng rezba geometriyasi va sirt sifatini saqlash uchun aniq silliqlash hamda yakuniy ishlov qoʻllangan.

Servo motor va elektron boshqaruv tizimi qanday tuzilgan?

Prototip mashinaning asosiy yuritmasida Schneider BCH1805M12F1C servo motori va Lexium 23 Plus servo drayveri qoʻllangan. Manbada motor quvvati 7,5 kW, maksimal tezligi esa 3000 rpm deb berilgan.

Elektron boshqaruv arxitekturasi kompyuter, raqamli I/O interfeysi, FPGA asosidagi servo boshqaruv kartasi, servo drayver va mashina korpusidan tashkil topgan. Servo motorning inkremental enkoderi 160.000 impuls/aylanish aniqlik darajasiga ega.

Spindle harakati oʻzgaruvchan yuklama ostida PID boshqaruvchisi bilan tartibga solingan:

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

Tadqiqotchilar PID parametrlarini mexanizmning inertsiya va ishqalanish xususiyatlarini hisobga olgan holda sozlab, harakat silliqligi va pozitsion boshqaruv takrorlanuvchanligini oshirishni maqsad qilgan.

DEFORM-3D simulyatsiyasining shartlari qanday edi?

Yangi egri qolip tizimining haqiqiy prototipi ishlab chiqarilishidan oldin uning ishlash imkoniyatini baholash uchun DEFORM-3D v11 qoʻllangan.

Manba tadqiqot yangi egri qolip geometriyasi uchun bevosita taqqoslanadigan adabiyot ma’lumotlari yoʻqligini ta’kidlab, ishqalanish parametrini dastlabki loyihalash bosqichida simulyatsiyaga asoslangan kalibrlash orqali aniqlagan. Shu sababli 0,8 qiymati universal vint rezbasini prokatlash ishqalanish koeffitsienti sifatida talqin qilinmasligi kerak.

Ishqalanish qiymati vint harakatini qanday oʻzgartirdi?

Test 1–4 da qolip oraligʻi oʻzgarmas saqlanib, faqat ishqalanish qiymati oʻzgartirilgan:

• 0,4: Vint harakatining taxminan yarmi dumalanish, qolgan qismi sirpanish tarzida sodir boʻlgan.
• 0,6: Dumalanish umumiy harakatning uchdan ikki qismidan koʻprogʻiga yetgan.
• 0,8: Taxminan toʻrtdan uch qismi dumalanish orqali amalga oshgan.
• 1,0: 0,8 ga nisbatan sezilarli qoʻshimcha yaxshilanish kuzatilmagan.

Ishqalanish oshgani sari rezba profili ham aniqroq va chuqurroq boʻlgan. Biroq 0,8 bilan 1,0 orasidagi farq cheklangan boʻlgani sababli tadqiqot keyingi simulyatsiyalarda 0,8 qiymatidan foydalangan.

Qolip oraligʻining kritik ekani qanday koʻrsatildi?

Qoliplar orasidagi masofa kamaytirilganda materialdagi bosim va shakllantirish ortdi. Biroq bu bogʻlanish cheksiz emasligi koʻrindi.

Test 5 da A=5,5 mm va B=6,2 mm oraliq qoʻllanganda rezba hosil boʻlishi aniqroq boʻldi, ammo vint uchi toʻliq shakllanmadi.

Test 6 da B qiymati 5,7 mm gacha kamaytirilganda vint deyarli toʻliq dumalab ilgariladi, rezba chuqurligi oshdi va uchida kesilish/bukilish boshlandi; shunga qaramay uch butunlay ajralmadi.

Test 7 da A=5,0 mm va B=5,4 mm boʻlganda vint uchi toʻliq ajralgan birinchi holat olindi. Shu sababli tadqiqotchilar Test 7 ni simulyatsiya nuqtayi nazaridan muhim optimal tayanch hudud sifatida baholagan.

Test 8 da oraliq A=4,5 mm va B=4,8 mm gacha kamaytirilishi ortiqcha siqilishga olib keldi va vint prokatlash jarayonining boshidayoq deyarli kesildi.

Fizik tajribalarda oraliq yanada nozik sozlangan va Test 9: A=5,0 mm, B=5,2 mm sharoitida aniqroq rezba profili, muntazamroq qadam va toʻliq shakllangan vint uchi olingan. Test 10: A=5,0 mm, B=4,9 mm esa yana haddan tashqari tor hududga kirib, vintning jarayon paytida kesilishiga olib kelgan.

Simulyatsiya haqiqiy mashina bilan mos keldimi?

Ha. Tadqiqotning eng kuchli jihatlaridan biri simulyatsiyalarning bevosita fizik prototipda sinovdan oʻtkazilganidir. 18–20-sahifalardagi tajriba tasvirlarida Test 5, 6, 7, 9 va 10 sharoitlarida olingan haqiqiy vintlar koʻrsatilgan.

Test 5 da haqiqiy vint simulyatsiyadagi kabi toʻliq shakllanmagan uch bilan yakunlangan. Test 6 da rezba chuqurligi oshgan va uchida bukilish kuzatilgan. Test 7 da uch butunlay ajralgan, Test 9 da esa rezba profili yanada muntazam boʻlgan. Test 10 da simulyatsiyada bashorat qilingan ortiqcha siqilish xatti-harakatiga mos ravishda vint jarayon vaqtida kesilgan.

Bu sifat jihatidagi moslik DEFORM-3D simulyatsiyalari qolip oraligʻini tanlash uchun foydali dastlabki loyihalash vositasi ekanini koʻrsatadi. Biroq tadqiqot barcha kuchlanish, kuch yoki geometrik maydonlar uchun batafsil tajribaviy sonli xato tahlilini bermaydi; shu bois tasdiqlash asosan geometrik natijalar va hosil boʻlish xatti-harakatini taqqoslashga asoslanadi.

Bir aylanishda haqiqatan toʻrtta vint ishlab chiqarildimi?

Ha. Test 9 sozlamasi bilan yangi mashina ketma-ket uchta toʻliq aylanish davomida ishlatilgan. Mexanizm har bir toʻliq aylanishda toʻrtta vintni shakllantirgani uchun jami 12 ta tajriba namunasi olingan.

Ishlab chiqarilgan vintlarning qaysi oʻlchamlari taqqoslandi?

Manbada an’anaviy chiziqli qolip bilan ishlab chiqarilgan standart vint uchun berilgan tayanch geometriya quyidagicha:

Yangi mashinada ishlab chiqarilgan 12 ta vintning qadami 3 mm va rezba burchagi 60° ekani koʻrsatilgan. Qadam diametri va heliks burchagi boʻyicha esa oʻlchangan qiymatlarning maqsadli qiymatdan ogʻishi nisbiy xato sifatida hisoblangan.

21-sahifadagi 21-shaklda barcha 12 ta vint uchun ikkala xato qatori ham %5 chizigʻidan past qolganini koʻrish mumkin. Manbada aniq 12 × 2 sonli qiymatlar jadval koʻrinishida berilmagani uchun grafikdan koʻz bilan taxminiy qiymatlar chiqarib, ularni sonli ma’lumot sifatida qayta ishlab chiqarish oʻrniga faqat tadqiqot aniq qoʻllab-quvvatlaydigan “%5 dan past” natijasi qoʻllangan.

Nima uchun hanuz kichik geometrik xatolar yuzaga keldi?

Tadqiqotchilar asosiy sababni egri mashinaga maxsus yangi rezba yuzasi hali loyihalanmaganligi bilan izohlaydi. Mavjud chiziqli qolipning rezba yuzasi saqlangan, faqat tashqi tanasi egri shaklga keltirilgan.

Bu oʻzgarish samarali rezba uzunligi va vint–qolip kontakt yoʻlini oʻzgartirgan. Natijada qolip yukining taqsimlanishi va shakllantirish trayektoriyasi ideal chiziqli tizimdan oz miqdorda farqlangan. Qadam diametri va heliks burchagida oʻlchangan bir necha foizlik ogʻishlarning muhim sababi sifatida ushbu geometrik nomuvofiqlik koʻrsatilgan.

Ushbu tadqiqot ishlab chiqarish samaradorligi boʻyicha aslida nimani isbotlaydi?

Tadqiqot quyidagi natijani bevosita tajriba yoʻli bilan koʻrsatadi: yangi sektor mexanizmi bitta aylanish siklida toʻrtta vint zagotovkasini bir vaqtning oʻzida shakllantira oladi.

Buning ishlab chiqarish quvvatini oshirish salohiyati ravshan. Biroq tadqiqotda yangi mashinaning uzoq muddatli haqiqiy ishlab chiqarish sharoitlaridagi barqaror dona/daqiqa qiymati, toʻxtash vaqtlari, oziqlantirish tizimi quvvati, qolip xizmat muddati yoki energiya/vint qiymati oʻlchanmagan.

Shu sababli “toʻrtta vint/aylanish” bilan “sanoatda toʻrt baravar unumdorlik” bir xil narsa emas. Ikkinchisini isbotlash uchun seriyali ishlab chiqarish liniyasida sikl vaqti, oziqlantirish, chiqarish, sovitish, texnik xizmat, tebranish va qolip xizmat muddati birgalikda oʻlchanishi kerak.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan natijalar

• Sektor shaklidagi aylanuvchi vint rezbasini prokatlash mexanizmi amalda ishga tushirilgan va vint ishlab chiqarilgan.
• Yangi tizim bir aylanishda toʻrtta vintni shakllantira olgan.
• DEFORM-3D simulyatsiyalari qolip oraligʻi va ishqalanish parametri shakllantirish xatti-harakatiga kuchli ta’sir qilishini koʻrsatgan.
• Manbada 0,8 ishqalanish qiymati undan yuqori qiymat sezilarli qoʻshimcha foyda bermagani sababli kritik tayanch sifatida belgilangan.
• Qolip oraligʻining haddan tashqari katta boʻlishi rezbaning toʻliq shakllanmasligiga, haddan tashqari kichik boʻlishi esa erta kesilishga olib kelgan.
• Test 9 fizik tajribalarda aniqroq rezba, muntazam qadam va toʻliq shakllangan uchni ta’minlagan.
• Uch aylanishda 12 ta namuna ishlab chiqarilgan.
• Ishlab chiqarilgan vintlarda 3 mm qadam va 60° rezba burchagi olingan.
• Qadam diametri va heliks burchagining nisbiy xatolari barcha 12 ta tajriba vintida %5 dan past boʻlgan.
• Simulyatsiyada kuzatilgan shakllantirish tendensiyalari fizik tajribalarda sifat jihatidan takrorlangan.

Tadqiqot isbotlamagan natijalar

• Yangi mashinaning haqiqiy sanoatdagi uzluksiz ishlab chiqarish quvvati 1600 yoki undan koʻp dona/daqiqa ekani koʻrsatilmagan.
• Yangi tizim CPR6 ga qaraganda aniq kamroq elektr energiyasi sarflashi oʻlchanmagan.
• Uzoq muddatli qolip xizmat muddati va texnik xizmat xarajati taqqoslanmagan.
• Toʻrtta vintni bir vaqtda shakllantirish minglab yoki millionlab sikllar davomida ayni aniqlikni saqlab qolishi koʻrsatilmagan.
• 0,8 ishqalanish parametri barcha poʻlatlar, moylash materiallari va vint geometriyalari uchun universal optimum emas.
• Test 9 geometriyasi barcha vint oʻlchamlari uchun optimal qolip oraligʻi emas.
• Tadqiqot real vaqt rejimidagi mashina koʻrishi yoki yopiq konturli sifat nazoratini hali qoʻllamagan.
• Turli poʻlat sinflari va juda turli vint diametrlari tajriba yoʻli bilan taqqoslanmagan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Tadqiqot dizayni

Tadqiqot oʻzaro bogʻlangan toʻrtta bosqichdan iborat:

1. An’anaviy chiziqli CPR6 tizimini mexanik jihatdan tahlil qilish,
2. Sektor shaklidagi aylanuvchi mexanizm va kinematik modelni ishlab chiqish,
3. DEFORM-3D yordamida simulyatsiya va parametrlar skanerlashini bajarish,
4. Fizik prototip yaratib, vint ishlab chiqarish tajribalarini oʻtkazish.

Bu tuzilma tadqiqotni faqat nazariy mashina dizaynidan ajratib turadi; taklif qilingan mexanizm haqiqiy mashinaga aylantirilgan va haqiqiy vint zagotovkalari bilan sinovdan oʻtkazilgan.

Kinematik model

Aylanuvchi prokatlashda vint markazi bilan disk markazi orasidagi boshlangʻich geometriya:

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

deb ta’riflangan. Harakatlanuvchi qolipning chiziqli ekvivalent siljishi:

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

va vint markazining siljishi:

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

deb berilgan.

Vint markazining disk markazi atrofidagi burchak holati:

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

va vintning oʻz aylanish burchagi:

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

koʻrinishida modellashtirilgan.

Bu tenglamalar sektor qolipining aylanishi bilan vint zagotovkasining ham orbital harakati, ham oʻz oʻqi atrofida dumalanishi orasidagi bogʻlanishni ta’riflash uchun qoʻllangan.

Mashina dizayn parametrlari

DEFORM-3D test matritsasi

Ushbu jadval nuqtayi nazaridan muhim jihat shuki, Test 7 simulyatsiya bosqichidagi muhim optimal tayanch, Test 9 esa fizik tajribalarda oraliqni yanada nozik sozlash orqali qoʻllangan muvaffaqiyatli konfiguratsiyadir. Demak, manbadagi “Test 7 optimal” va “Test 9 muvaffaqiyatli yakuniy tajriba” ifodalari bir-birining oʻrnini bosadigan ayni da’vo emas.

Tajriba tartibi

19-sahifadagi 18-shakl haqiqiy mashinaning bitta toʻliq vint ishlab chiqarish siklini sakkizta fotosurat bilan koʻrsatadi. Jarayon ketma-ket:

1. Boshlangʻich holat,
2. Vint zagotovkasini oziqlantirishning yakunlanishi,
3. Prokatlashning boshlanishi,
4. Dastlabki shakllantirish,
5. Yakuniy rezba hosil boʻlishi,
6. Vint uchining shakllantirilishi,
7. Prokatlash jarayonining yakunlanishi,
8. Vintning tizimdan chiqarilishi

bosqichlaridan iborat.

Ushbu haqiqiy mashina tasvirlari faqat konsept chizmasi emas, balki fizik prototip amalda ishlatilganini koʻrsatishi jihatidan muhim.

Takrorlanuvchanlik tajribasi

Test 9 oraligʻida ketma-ket uchta aylanish bajarilgan va jami 12 ta vint ishlab chiqarilgan. Har bir aylanishda toʻrtta mahsulot hosil boʻlgan. 21-sahifadagi xato grafigida 12 ta vintning barchasi alohida namuna sifatida koʻrsatilgan.

Qadam diametri va heliks burchagidagi xatolarning %5 dan past va tor diapazonda qolishi manba tadqiqotda tizimning koʻp detalli shakllantirish boʻyicha takrorlanuvchan va barqaror ekaniga dalil sifatida baholangan.

Tadqiqotning asosiy muhandislik natijasi

Tadqiqotning eng muhim muhandislik natijasi chiziqli oldinga–orqaga harakat vint rezbasini prokatlash uchun majburiy emasligini koʻrsatishidir. Egri kontakt yoʻli va boshqariladigan aylanuvchi harakat yordamida vint zagotovkasini uzluksiz shakllantirish va ayni rotor ustida bir nechta ish detaliga ishlov berish mumkin.

Biroq tadqiqotning asosiy muvaffaqiyati hozircha yakuniy ishlab chiqarish quvvatidan koʻra mexanizmning amalda qoʻllanish mumkinligini isbotlashdir. Tadqiqotchilar keyingi bosqichda egri geometriyaga maxsus butunlay yangi qoliplar, yuqori tezlikdagi moment tebranishlari va vibratsiya, mashina koʻrishi, real vaqt rejimida aniqlash, yopiq konturli boshqaruv, ma’lumotlarga asoslangan adaptiv parametr optimallashtirish, energiya sarfi, qolip yeyilishi va haqiqiy zavod unumdorligini tadqiq qilish zarurligini ham ta’kidlaydi.

Ilmiy va sanoat cheklovlari

Birinchi cheklov — qoʻllangan egri qolipning rezba yuzasi aylanuvchi geometriya uchun boshidan loyihalanmaganidir. Chiziqli qolipni bevosita egish haqiqiy kontakt yoʻli va kuch taqsimotining ideal dizayndan ogʻishiga olib kelgan.

Ikkinchi cheklov — uzoq muddatli ishlab chiqarish tajribasi yoʻqligi. Uch aylanishda 12 ta vint ishlab chiqarilgan tajriba mexanizmning qisqa muddatli takrorlanuvchanligini koʻrsatadi, ammo seriyali ishlab chiqarishdagi xizmat muddatini koʻrsatmaydi.

Uchinchi cheklov — energiya samaradorligi. Tadqiqot aylanuvchi mexanizm inertsiya va energiya jihatidan afzallik berishi mumkinligini muhokama qiladi, biroq yangi va an’anaviy mashinaning kWh/dona yoki umumiy energiya sarfini oʻlchamagan.

Toʻrtinchi cheklov — parametrlarning umumlashtiriluvchanligi. Natijalar muayyan AISI 1020 zagotovkasi, muayyan qolip geometriyasi va prototip tizim uchun olingan.

Beshinchi cheklov — Test 9 va Test 10 ning 1-jadvaldagi ayrim simulyatsiya parametrlari boʻsh qoldirilganidir. Manbada ochiq berilmagan ishqalanish yoki toʻr qiymatlari taxmin bilan toʻldirilmasligi kerak.

Oltinchi cheklov — 400 dona/daqiqa tayanchidan hosil qilingan 420 rpm bilan toʻrtta mahsulot/aylanish qobiliyati tadqiqot ichida yagona tasdiqlangan uzluksiz ishlab chiqarish quvvati hisobiga bogʻlanmaganidir.

Manba va Usul Haqida Izoh

Toʻliq asl tadqiqot nomi: Design and Experimental Validation of a Novel Sector-Shaped Thread Rolling Machine with Multi-Piece Forming Capability

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

Mualliflar tartibi: Manbada berilgan tartib aynan saqlangan.

Mas’ul mualliflar: Chao-Chung Liu va Ming-Nan Chen.

Teng birinchi mualliflik/teng hissa: Manbada teng birinchi mualliflik yoki teng hissa haqidagi bayonot koʻrsatilmagan.

Muassasalar:

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.

Jurnal: Machines.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Jild/son/maqola raqami: 14(5), 481.

DOI: 10.3390/machines14050481.

Manba turi va taqriz holati: Taqrizdan oʻtgan original tadqiqot maqolasi (Article).

Topshirilgan sana: 5 mart 2026.

Qayta koʻrib chiqish: 16 aprel 2026.

Qabul qilingan: 22 aprel 2026.

Nashr: 24 aprel 2026.

Akademik muharrir: Dimitrios Manolakos.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

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

Ma’lumotlarning mavjudligi: Mualliflar tadqiqotning original hissalari maqola ichida berilganini va qoʻshimcha savollar mas’ul mualliflarga yoʻnaltirilishi mumkinligini bildirgan.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar manfaatlar toʻqnashuvi yoʻqligini bayon qilgan.

Mualliflar hissasi: Konseptuallashtirish C.-C.L. va C.-S.L.; usul C.-C.L., M.-N.C. va C.-S.L.; dasturiy ta’minot C.-C.L. va M.-N.C.; tasdiqlash C.-C.L., M.-N.C. va C.-S.L.; formal tahlil C.-C.L. va C.-S.L.; tadqiqot C.-C.L., M.-N.C. va C.-S.L.; resurslar C.-C.L., M.-N.C. va C.-S.L.; ma’lumotlar kuratsiyasi C.-C.L., M.-N.C. va C.-S.L.; dastlabki qoralama C.-C.L.; koʻrib chiqish va tahrirlash C.-C.L., M.-N.C. va C.-S.L.; vizuallashtirish C.-C.L.; moliyalashtirishni ta’minlash M.-N.C.

Rasmiy nashr qaydi: MDPI Machines, Volume 14, Issue 5, Article 481; DOI 10.3390/machines14050481.

Ushbu Verianla mazmuni faqat koʻrib chiqilgan tadqiqotning mexanik modeli, tenglamalari, DEFORM-3D simulyatsiyalari, mashina dizayni va fizik tajriba natijalariga asoslangan. Bibliografik identifikatsiya nashriyotning rasmiy qaydi orqali qoʻshimcha tekshirilgan; manbada mavjud boʻlmagan tajribaviy yoki sonli natija qoʻshilmagan.

Manba ichidagi talqin va izchillik izohlari: (1) Tadqiqotda an’anaviy 400 dona/daqiqa quvvatidan 420 rpm loyihaviy tezlik hosil qilinganda bitta ishlov berish sikli bitta spindle aylanishiga tenglashtiriladi; keyingi tajriba esa ayni aylanishda toʻrtta vint ishlab chiqarilganini koʻrsatadi. Yangi tizimning haqiqiy uzluksiz dona/daqiqa quvvati alohida oʻlchanmagani uchun ushbu ikki ma’lumot asosida qoʻshimcha ishlab chiqarish quvvati da’vosi yaratilmagan. (2) (7)-tenglamada jarayon quvvati radial kuch bilan burchak tezligining koʻpaytmasi sifatida berilgan; manba oʻlchamiy asosni alohida tushuntirmaydi. (3) 1-jadvalda Test 9 va Test 10 uchun ishqalanish koeffitsienti hamda toʻr elementlari soni berilmagan. (4) Test 7 simulyatsiya bosqichidagi muhim optimal hududni koʻrsatsa, fizik tajribalarda Test 9 yanada nozik oraliq sozlamasi bilan yakuniy koʻp detalli tasdiqlash uchun qoʻllangan. (5) Energiya samaradorligi potensial afzallik sifatida muhokama qilingan, biroq oʻlchangan energiya sarfi taqqoslanishi taqdim etilmagan.

Tadqiqotning mavjud dalil darajasi sektor shaklidagi aylanuvchi mexanizmning amalda qoʻllanish mumkinligini, toʻrt detalli shakllantirish qobiliyatini va qisqa tajriba seriyasidagi geometrik takrorlanuvchanlikni qoʻllab-quvvatlaydi. Toʻliq sanoat ustunligini tasdiqlash uchun esa uzoq muddatli ishlab chiqarish, energiya, yeyilish, tebranish, texnik xizmat va haqiqiy sikl vaqti ma’lumotlari zarur.