Математичний опис конструювання витків розгортного гелікоїда за заданими конструктивними параметрами

Автор(и)

  • Андрій Вікторович Несвідомін Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-9227-4652
  • Сергій Федорович Пилипака Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-1496-4615
  • Тетяна Миколаївна Воліна Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8610-2208
  • Зіновій Володимирович Ружило Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0009-0008-3936-406X
  • Олена Григорівна Козлова Сумський державний педагогічний університет імені А. С. Макаренка, Україна https://orcid.org/0000-0003-1626-5188
  • Іван Станіславович Шуляк Національний транспортний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0609-731X
  • Тарас Сергійович Пилипака Національний університет водного господарства та природокористування , Україна https://orcid.org/0009-0000-5582-1859
  • Ярослав Сергійович Кремець Житомирський військовий інститут імені С.П. Корольова, Україна https://orcid.org/0000-0002-2120-4438
  • Олена Олександрівна Налобіна Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0003-1661-7331
  • Алла Миколаївна Ребрій Сумський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-3467-2353

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324542

Ключові слова:

торс-гелікоїд, ребро звороту, параметричні рівняння, звужувальний шнек, підпорний виток

Анотація

Об’єктом дослідження є гвинтова розгортна поверхня або торс-гелікоїд та процес його конструювання за заданими конструктивними параметрами. Гвинтові поверхні широко використовуються в інженерній практиці. Вони набули поширення в пристроях для транспортування різноманітних матеріалів, а також в сільськогосподарських машинах. Проблема полягає в тому, що при їх виготовленні не завжди береться до уваги спосіб їх утворення з точки зору аналітичного опису. Гвинтові поверхні можуть бути лінійчатими і нелінійчатими. Лінійчаті поверхні, або гелікоїди, утворюються гвинтовим рухом прямолінійної твірної навколо осі, причому твірна може перетинати її або бути мимобіжною. Якщо прямолінійна твірна перетинає вісь під прямим кутом, то гелікоїдом буде гвинтовий коноїд, який дуже поширений в техніці під назвою шнек. На гвинтовий рух прямолінійної твірної торса-гелікоїда накладаються певні умови. Його головною перевагою серед інших гелікоїдів є можливість побудови точної розгортки. Всі інші гелікоїди є нерозгортними. Для їх виготовлення знаходять наближену розгортку, яку деформують у потрібну форму. При цьому зростає енергоємність процесу деформації цієї розгортки у готовий виріб із-за подолання значних пластичних деформацій.

В результаті проведених досліджень отримано залежності, які дозволяють конструювати множину торсів-гелікоїдів, які проходять через задану гвинтову лінію. Отримані результати ґрунтуються на диференціальних характеристиках поверхні. В цьому полягають їх відмінні риси від відомих результатів, згідно яких заданій гвинтовій лінії відповідає тільки один торс-гелікоїд. В роботі показано практичне застосування торса-гелікоїда в ролі підпорного витка звужувального шнека кормозбирального комбайна із радіусом R=0,25 м зовнішньої крайки і r=0,125 м внутрішньої

Біографії авторів

Андрій Вікторович Несвідомін, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук

Кафедра нарисної геометрії, комп’ютерної графіки та дизайну

Сергій Федорович Пилипака, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра нарисної геометрії, комп’ютерної графіки та дизайну

Тетяна Миколаївна Воліна, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра нарисної геометрії, комп’ютерної графіки та дизайну

Зіновій Володимирович Ружило, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент, декан

Кафедра надійності техніки

Олена Григорівна Козлова, Сумський державний педагогічний університет імені А. С. Макаренка

Кандидат педагогічних наук, професор

Кафедра менеджменту освіти та педагогіки вищої школи

Іван Станіславович Шуляк, Національний транспортний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра системного проєктування об’єктів транспортної інфраструктури та геодезії

Тарас Сергійович Пилипака, Національний університет водного господарства та природокористування

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра агроінженерії

Ярослав Сергійович Кремець, Житомирський військовий інститут імені С.П. Корольова

Кандидат технічних наук, науковий співробітник

Науково-дослідний відділ розвитку систем підготовки військовх фахівців наукового центру

Олена Олександрівна Налобіна, Національний університет водного господарства та природокористування

Доктор технічних наук, професор

Кафедра агроінженерії

Алла Миколаївна Ребрій, Сумський національний аграрний університет

Старший викладач

Кафедра проектування технічних систем

Посилання

  1. Klendii, M., Logusch, I., Dragan, A., Tsvartazkii, I., Grabar, A. (2022). Justification and calculation of design and strength parameters of screw loaders. Machinery & Energetics, 13 (4). https://doi.org/10.31548/machenergy.13(4).2022.48-59
  2. Trokhaniak, O. (2022). Estimation of eddy currents and power losses in the rotor of a screw electrothermomechanical converter for additive manufacturing. Machinery & Energetics, 13 (3). https://doi.org/10.31548/machenergy.13(3).2022.92-98
  3. He, K., Li, G., Du, Y., Tang, Y. (2019). A digital method for calculation the forming cutter profile in machining helical surface. International Journal of Mechanical Sciences, 155, 370–380. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.03.018
  4. Kresan, Т., Ahmed, A. K., Pylypaka, S., Volina, T., Voloshko, T. (2024). Construction of the working surfaces of the tillage screw body from the compartments of the developable helicoid. Machinery & Energetics, 15 (3), 9–21. https://doi.org/10.31548/machinery/3.2024.09
  5. Lyashuk, O. L., Gypka, A. B., Pundys, Y. I., Gypka, V. V. (2019). Development of design and study of screw working surfaces of auger mechanisms of agricultural machines. Machinery & Energetics, 10 (4). Available at: https://technicalscience.com.ua/en/journals/t-10-4-2019/rozrobka-konstruktsiyi-ta-doslidzhyennya-gvintovikh-robochikh-povyerkhon-shnyekovikh-myekhanizmiv-silskogospodarskikh-mashin
  6. Tian, F., Xia, K., Wang, J., Song, Z., Yan, Y., Li, F., Wang, F. (2021). Design and experiment of self-propelled straw forage crop harvester. Advances in Mechanical Engineering, 13 (7). https://doi.org/10.1177/16878140211024455
  7. Rynkovskaya, M. (2018). Support Draft Calculation for a Ramp in the Form of Developable Helicoid. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 371, 012041. https://doi.org/10.1088/1757-899x/371/1/012041
  8. Junge, S., Zablodskiy, M., Zaiets, N., Chuenko, R., Kovalchuk, S. (2023). The screw-type electrothermomechanical converter as a source of multiphysical influence on the technological environment. Machinery & Energetics, 14 (3), 34–46. https://doi.org/10.31548/machinery/3.2023.34
  9. Zablodskiy, M., Kovalchuk, S., Gritsyuk, V., Subramanian, P. (2023). Screw electromechanical hydrolyzer for processing poultry by-products. Machinery & Energetics, 14 (1). https://doi.org/10.31548/machinery/1.2023.36
  10. Mushtruk, M., Gudzenko, M., Palamarchuk, I., Vasyliv, V., Slobodyanyuk, N., Kuts, A. et al. (2020). Mathematical modeling of the oil extrusion process with pre-grinding of raw materials in a twin-screw extruder. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 14, 937–944. https://doi.org/10.5219/1436
  11. Trokhaniak, O. (2023). Determination of optimal parameters of hinged operating elements of screw conveyers. Machinery & Energetics, 14 (1). https://doi.org/10.31548/machinery/1.2023.79
  12. Romasevych, Y., Loveikin, V., Malinevsky, O. (2022). The method of calculating the maximum torque when jamming the auger of the screw conveyor. Machinery & Energetics, 13 (2). https://doi.org/10.31548/machenergy.13(2).2022.83-90
  13. Pylypaka, S., Kresan, Т., Hropost, V., Babka, V., Hryshchenko, I. (2022). Calculation of the bending parameters of a flat workpiece into a twist of a helicoid torso. Machinery & Energetics, 13 (4). https://doi.org/10.31548/machenergy.13(4).2022.81-88
  14. Nieszporek, T., Gołębski, R., Boral, P. (2017). Shaping the Helical Surface by the Hobbing Method. Procedia Engineering, 177, 49–56. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.02.181
  15. Tarelnyk, V. B., Gaponova, O. P., Konoplianchenko, Ye. V., Martsynkovskyy, V. S., Tarelnyk, N. V., Vasylenko, O. O. (2019). Improvement of Quality of the Surface Electroerosive Alloyed Layers by the Combined Coatings and the Surface Plastic Deformation. III. The Influence of the Main Technological Parameters on Microgeometry, Structure and Properties of Electrolytic Erosion Coatings. Metallofizika I Noveishie Tekhnologii, 41 (3), 313–335. https://doi.org/10.15407/mfint.41.03.0313
  16. Tarelnyk, V. B., Gaponova, O. P., Konoplianchenko, Ye. V., Martsynkovskyy, V. S., Tarelnyk, N. V., Vasylenko, O. O. (2019). Improvement of Quality of the Surface Electroerosive Alloyed Layers by the Combined Coatings and the Surface Plastic Deformation. II. The Analysis of a Stressedly-Deformed State of Surface Layer after a Surface Plastic Deformation of Electroerosive Coatings. Metallofizika I Noveishie Tekhnologii, 41 (2), 173–192. https://doi.org/10.15407/mfint.41.02.0173
  17. Chvartatskiy, I., Flonts, I., Grabar, A., Shatrov, R. (2021). Synthesis of energy-saving transport-technological systems with screw working bodies. Machinery & Energetics, 12 (4). Internet Archive. https://doi.org/10.31548/machenergy2021.04.077
  18. Gritsyuk, V., Nevliudov, I., Zablodskiy, M., Subramanian, P. (2022). Estimation of eddy currents and power losses in the rotor of a screw electrothermomechanical converter for additive manufacturing. Machinery & Energetics, 13 (2). https://doi.org/10.31548/machenergy.13(2).2022.41-49
  19. Klendiy, M. B., Drahan, A. P. (2021). Substantiation of the design of the working body of the screw section of the combined tillage tool. Perspective technologies and devices, 18, 66–72. https://doi.org/10.36910/6775-2313-5352-2021-18-10
  20. Kresan, T. (2021). Movement of soil particles on surface of developable helicoid with horizontal axis of rotation with given angle of attack. Machinery & Energetics, 12 (2). https://doi.org/10.31548/machenergy2021.02.067
Математичний опис конструювання витків розгортного гелікоїда за заданими конструктивними параметрами

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-04-30

Як цитувати

Несвідомін, А. В., Пилипака, С. Ф., Воліна, Т. М., Ружило, З. В., Козлова, О. Г., Шуляк, І. С., Пилипака, Т. С., Кремець, Я. С., Налобіна, О. О., & Ребрій, А. М. (2025). Математичний опис конструювання витків розгортного гелікоїда за заданими конструктивними параметрами. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1 (134), 6–12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324542

Номер

Том 2 № 1 (134) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Andrii Nesvidomin, Serhii Pylypaka, Tetiana Volina, Zinovii Ruzhilo, Olena Kozlova, Ivan Shuliak, Taras Pylypaka, Yaroslav Kremets, Olena Nalobina, Alla Rebrii

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.