Результати експериментальних досліджень різання високоабразивних матеріалів абразивними армованими кругами

Заголовок (англійською): 
Results of experimental research on the cutting of highly abrasive materials with abrasive reinforced circles
Автор(и): 
Максим’юк Ю.В.
Почка К.І.
Абрашкевич Ю.Д.
Пристайло М.О.
Поліщук А.Г.
Автор(и) (англ): 
Maksimyuk Yu. V.
Pochka K. I.
Abrashkevych Yu. D.
Prystailo M. O.
Polishchuk A. G.
Ключові слова (укр): 
лабораторний стенд, експериментальні дослідження, абразивний круг, зусилля, швидкість різання, швидкість подачі
Ключові слова (англ): 
laboratory stand, experimental studies, abrasive wheel, forces, cutting speed, feed speed
Анотація (укр): 
Для проведення експериментальних досліджень процесу різання високоабразивних матеріалів абразивними армованими кругами доопрацьовано динамометричний стенд реєстрації силового навантаження авторської конструкції КНУБА, що дозволило провести повноцінні експериментальні дослідження з врахуванням всіх чинних факторів взаємодії робочого середовища та робочого органу під час різання з подачею води в зону різання для обезпилення робочого процесу. В якості робочого середовища запропоновано використання вогнетривкої цегли, а в якості робочого органу – абразивний армований круг для різання високоабразивних матеріалів міцністю до 60 МПа. В результаті проведених досліджень для динамометричного стенда реєстрації силового навантаження при дослідженні процесу різання високоабразивних матеріалів абразивним армованим кругом аналітично визначено тангенціальні зусилля, які виконують роботу по руйнуванню і подоланню тертя між бічними поверхнями круга і матеріалом. За результатами теоретичних досліджень встановлено, що межі зміни сили опору різанню, визначеної для натуральної установки для різання високоабразивних матеріалів (вогнетривів) абразивним армованим кругом та для лабораторного стенду, однакові, а характер їх зміни також подібний і пов’язані між собою коефіцієнтом подібності. З метою перевірки адекватності теоретичних розрахунків на динамометричному стенді проведено експериментальні дослідження різання вогнетривкої цегли з тимчасовим опором одноосному стисканню породи σв=60МПа. Проведені експерементальні дослідження в повній мірі підтверджують адекватність теоретичних розрахунків, а порівняння теоретичних та експериментальних результатів визначення тангенціальних зусиль різання показало їх достатню збіжність і, відповідно, правомірність використання аналітичних виразів при розрахунку силових параметрів машин з абразивним інструментом. Максимальне значення похибки визначення тангенціальних зусиль різання теоретичним та експериментальним шляхом на лабораторному стенді реєстрації сил різання високоабразивних матеріалів абразивними армованими кругами становить Δδ=13,8%.
Анотація (англ): 
In order to carry out experimental studies of the process of cutting highly abrasive materials with abrasive reinforced wheels, a dynamometer stand for registering the force load of the author's design of the KNUCA was modified, which made it possible to conduct full-fledged experimental studies taking into account all the valid factors of the interaction of the working environment and the working body during cutting with the supply of water to the cutting zone to dedust the working process As a working environment, it is proposed to use refractory bricks, and as a working body - an abrasive reinforced wheel for cutting highly abrasive materials with a strength of up to 60 MPa. As a result of the research conducted for the dynamometric stand for force load registration during the study of the process of cutting highly abrasive materials with an abrasive reinforced wheel, the tangential forces that perform the work of destruction and overcoming friction between the side surfaces of the wheel and the material were analytically determined. According to the results of theoretical studies, it was established that the limits of the change in the resistance to cutting, determined for a natural installation for cutting highly abrasive materials (refractories) with an abrasive reinforced wheel and for a laboratory stand, are the same, and the nature of their change is also similar and related by a similarity coefficient. In order to check the adequacy of theoretical calculations, experimental studies of cutting refractory bricks with temporary resistance to uniaxial compression of the rock σв=60 MPa were carried out on a dynamometric stand. When conducting experimental studies, normal and tangential forces were simultaneously measured, which perform the work of destruction and overcoming friction between the side surfaces of the circle and the material. The main attention was paid to oscillograms of tangential (directed tangentially to the working body) forces. The conducted experimental studies fully confirm the adequacy of the theoretical calculations, and the comparison of the theoretical and experimental results of determining the tangential cutting forces showed their sufficient convergence and, accordingly, the legitimacy of using analytical expressions when calculating the power parameters of machines with an abrasive tool. The values of the tangential cutting forces that perform the work of destroying and overcoming the frictional forces between the side surfaces of the wheel and the material, which were determined theoretically taking into account the similarity coefficients used in physical modeling for the given laboratory bench for recording the cutting forces of highly abrasive materials by abrasive reinforced wheels, compared with the results tangential cutting forces determined experimentally on this stand. The maximum value of the error in determining the tangential cutting forces theoretically and experimentally on the laboratory bench for recording the cutting forces of highly abrasive materials with abrasive reinforced wheels is Δδ=13,8%.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2023, номер 110
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2023, number 110
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
27-110_maksimyuk_yu.v._pochka_k.i._abrashkevych_yu.d._prystailo_m.o._polishchuk_a.g.pdf
Дата публікації: 
16 September 2023
Номер збірника: 
110
Розділ: 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2023, номер 110
Університет автора: 
Kyiv National University of Construction and Architecture 31, Povitroflotskyave., Kyiv, Ukraine, 03680
References: 
  1. Abrashkevych Yu. D., Pelevin L. Ye., Rashkivskiy V. P. Obladnannya dlya montazhnykh robit (Equipment for assembly work). Kyiv: КNUBА Publ. 2016. 238 p. (in Ukrainian).
  2. Machyshyn H. M. Robochi orhany mashyn ta mekhanizmiv dlya ochyshchennya poverkhonʹ budivelʹnoyi tekhniky (Working bodies of machines and mechanisms for cleaning surfaces of construction equipment). Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2014.     No. 83. P. 69-79. (in Ukrainian).
  3. Abrashkevych Y. D., Pelevin L. Ye., Polishchuk A. G. Pidvyshchennya ekspluatatsiynykh pokaznykiv abrazyvnoho instrumentu (Increasing the operational performance of an abrasive tool). Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2012. No. 80. P. 30-37. (in Ukrainian).
  4. Abrashkevych Y., Polishchuk A. Doslidzhennya vplyvu teplovykh protsesiv na robotozdatnist vidriznykh instrumentiv (Study of the influence of thermal processes on the performance of cutting tools). Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2013. No. 81. P. 39-44. (in Ukrainian).
  5. Abrashkevych Y., Rashkivskyi V., Polishchuk A., Chovnyuk O. Sylovi parametry mashyn z abrazyvnym instrumentom (Power parameters of machines with an abrasive tool). Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2015. No. 85. P. 67-71. (in Ukrainian).
  6. Pelevin L. Ye., Machyshyn H. M., Kuzʹminetsʹ M. P. Tekhnolohichni umovy roboty abrazyvnoho instrumentu (Technological conditions of operation of an abrasive tool). Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2019. No. 93. P. 27-34. (in Ukrainian).
  7. Abrashkevych Yu. D., Machyshyn H. M., Marchenko O. A., Balaka M. M., Zhukova O. H. Mechanical strength increasing of abrasive reinforced wheel. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. 2022. Issue 108. P. 295-308. DOI: 10.32347/2410-2547.2022.108.295-308.
  8. Abrashkevych Yu. D., Pochka K. I., Prystailo M. O., Polishchuk A. G. Rozrobka ustanovky dlya rizannya vysokoabrazyvnykh materialiv almaznymy dyskamy ta abrazyvnymy armovanymy kruhamy (Development of an installation for cutting highly abrasive materials with diamond discs and abrasive reinforced wheels). Current issues of science and integrated technologies: Proceedings of the I International Scientific and Practical Conference. Milan, Italy. January 10-13, 2023. P. 656-663. (in Ukrainian).
  9. Rohovskyy I. L., Kalinichenko D. Yu. Metodyka neparametrychnoyi pobudovy dynamiky abrazyvnoho znoshuvannya robochykh poverkhonʹ detaley budivelʹnykh mashyn (Methodology of non-parametric construction of the dynamics of abrasive wear of working surfaces of parts of construction machines). Scientific Bulletin of the National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine. 2018. №. 298. P. 137-147. (in Ukrainian).
  10. Rogovskyi I. L., Vygovskyi S. M. Faktory vplyvu na abrazyvnu znosostiykikstʹ detaley budivelʹnykh mashyn naplavlenykh tytanoazotovmisnym bilym chavunom (Factors affecting the abrasive wear resistance of construction machine parts welded with titanium-nitrogen-containing white cast iron). Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. 2019. Vol. 10, No. 1. P. 189-194. (in Ukrainian).
  11. Teteriatnyk O., Rashkivskiy V. Calculations difference of hight-speed working units depending on the kinematics of their working processes. Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2021. No. 98. P. 5-10. DOI: 10.32347/gbdmm2021.98.0101.
  12. Loveikin V. S., Pochka K. I., Romasevych Yu. O., Pochka O. B. Dynamichnyi analiz rolykovoi formuvalnoi ustanovky z kryvoshypno-shatunnym pryvidnym mekhanizmom (Dynamic analysis of a roller forming unit with a crank-rod drive mechanism). Strength of Materials and Theory of Structure: Scientific and technical collected articles. 2019. Issue 102. P. 91-108. DOI: 10.32347/2410-2547.2019.102.91-108. (in Ukrainian).
  13. Loveikin V. S., Pochka K. I., Prystailo M. О., Pochka O. B. Dynamichne zrivnovazhennya pryvidnoho mekhanizmu rolykovoyi formuvalʹnoyi ustanovky z enerhetychno vrivnovazhenym pryvodom (Dynamic balancing of drive mechanism of roller forming installation with energy balanced drive). Strength of Materials and Theory of Structure: Scientific and technical collected articles. 2019. Issue 103. P. 112-130. DOI: 10.32347/2410-2547.2019.103.112-130. (in Ukrainian).
  14. Loveikin V. S., Pochka K. I., Prystailo M. О., Balaka M. M., Pochka O. B. Impact of cranks displacement angle on the motion non-uniformity of roller forming unit with energybalanced drive. Strength of Materials and Theory of Structure: Scientific and technical collected articles. 2021. Issue 106. P. 141-155. DOI: 10.32347/2410-2547.2021.106.141-155.
  15. Loveikin V. S., Pochka K. I., Prystailo M. O., Balaka M. M., Pochka O. B. Dynamic balancing of roller forming unit drive. Strength of Materials and Theory of Structure: Scientific and technical collected articles. 2021. Issue 107. P. 140-158. DOI: 10.32347/2410-2547.2021.107.140-158.
  16. Loveikin V. S., Romasevich Yu. O., Shymko L. S., Loveikin Yu. V., Pochka K. I. The dynamic analysis of the joint trolley movement and hoisting mechanism in the tower crane. Strength of Materials and Theory of Structure: Scientific and technical collected articles. 2022. Issue 108. P. 267-282. DOI: 10.32347/2410-2547.2022.108.267-282.
  17. Loveikin V. S., Romasevych Yu. O., Loveikin A. V., Liashko A. P., Pochka K. I., Balaka M. M. Drive power minimization of outreach change mechanism of tower crane during steady-state slewing mode. Strength of Materials and Theory of Structure: Scientific and technical collected articles. 2022. Issue 109. P. 317-330. DOI: 10.32347/2410-2547.2022.109.317-330.
  18. Loveikin V. S., Nazarenko I. I., Onyshchenko O. H. Teoriya tekhnichnykh system [Theory of technical systems]: navchalnyi posibnyk [study guide]. Kyiv-Poltava, IZMN-PDTU [Institute of the content of teaching methods. Poltava State Technical University]. 1998. 175 р. (in Ukrainian).
  19. Pochka K. I., Abrashkevych Yu. D., Prystailo M. O., Polishchuk A. G. Pobudova fizychnoyi modeli ustanovky dlya rizannya vysokoabrazyvnykh materialiv abrazyvnymy armovanymy kruhamy (Construction of a physical model of an installation for cutting highly abrasive materials with abrasive reinforced wheels). Visnyk of Kherson National Technical University. 2022. Issue 3 (82). P. 30-36. DOI: 10.35546/kntu2078-4481.2022.3.4. (in Ukrainian).
  20. Smirnov V. M. Osnovy teoriyi rizannya hruntiv prostorovo oriyentovanymy nozhamy robochykh orhaniv zemleryynykh mashyn: Monohrafiya (Basics of the theory of soil cutting with spatially oriented knives of the working bodies of earthmoving machines: Monograph). Kyiv: "MP Lesya" Publ. 2009. 260 p. (in Ukrainian).
  21. Pelevin L. Ye., Balaka M. M., Prystailo M. O., Machyshyn H. M., Arzhayev H. O. Teoretychni osnovy vzayemodiyi pruzhno-deformovanykh vykonavchykh elementiv budivelʹnoyi tekhniky i robochoho seredovyshcha z vrakhuvannyam termoreolohinykh protsesiv: monohrafiya (Theoretical foundations of the interaction of elastic-deformable actuators elements of construction equipment and the working environment, taking into account of thermorheological processes: monograph). Kyiv: Interservis Publ. 2015. 232 p. (in Ukrainian).
  22. Pelevin L. Ye., Prystailo M. O., Prystaylo T. Yu. Udoskonalennya reyestratsiyi skladovykh syl rizannya v laboratornykh umovakh (Improvement of registration components of cutting forces in laboratory conditions). Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2005.    No. 65. P. 58-62. (in Ukrainian).
  23. Patent of Ukraine for an invention 13846, IPC G 01 L 5/16, G 01 N 3/58 (2006.01). Stand for registration of cutting efforts / L. Ye. Pelevin, M. O. Prystailo, T. Yu. Prystailo (Ukraine); applicant and patentee Research Institute of Construction, Road and Engineering Technology, № u 2005 10393; stated 03.11.2005; published 17.04.2006, Bulletin № 4.
  24. Abrashkevich Yu., Pochka K., Prystailo M., Polishchuk A. Technologies installation for cutting stone with abrasive and diamond tool. ТЕKA. Semi-Annual Journal of Agri-Food Industry. 2022. No. 22 (1). P. 33-39. DOI: 10.12912/27197050/139346.
  25. Abrashkevich Yu.,  Prystailo M., Polishchuk A. Mathematical model of heat distribution in an abrasive wheel. Mining, Constructional, Road and Melioration Machines. 2022. No. 100.        P. 5-11. DOI: 10.32347/gbdmm.2022.100.0101.
  26. Pochka K. I., Abrashkevych Yu. D., Prystailo M. O., Polishchuk A. G. Metodyka provedennya eksperymentalnykh doslidzhenʹ rizannya vysokoabrazyvnykh materialiv abrazyvnymy armovanymy kruhamy (Method of experimental research of cutting highly abrasive materials with abrasive reinforced circles). Modern Engineering and Innovative Technologies. 2023. Issue 25, Part 1. P. 3-16. DOI: 10.30890/2567-5273.2023-25-01-016. (in Ukrainian).