621.9.06

сферичний шарнір
метал полімер
технологія
поверхня
мікропрофіль
конструкція шарніра
spherical hinge
polymer-metal
technology
surface
microprofile
the hinge design

Розроблено технологічний процес виготовлення ефективних сферичних шарнірів просторових систем приводів. Він базується на формуванні сферичних поверхонь шарніра з металполімерного композиту. Процес апробовано при виготовленні дослідного зразка шарніра. Досліджено геометрію та хімічний склад виготовлених сферичних поверхонь. Визначено кількісні характеристики мікропрофілю та побудовано його математичну модель у вигляді двомірного ряду Фур’є. Встановлені статистичні характеристики мікропрофілю обробленої поверхні. За результатами досліджень розроблено оригінальну конструкцію аеростатичного шарніра з магнітним силовим зв’язком.
The technological process of manufacturing the effective spherical joints of the spatial drive systems was developed. It is based on the formation of spherical surfaces of the hinge using the polymer-metal composite. The hinge has a body in the form of a ring magnet with an inlet pipe for the air. The spherical surfaces of the body are formed using the polymer-metal composite, which is applied to the surface of the sphere in the state of a paste which contacts with the edge spacers of magnet through the spacer. After the composite is hardened, the second spherical surface is formed. On the generated spherical surfaces the pockets and the grooves for the aerostatic support are formed. The process was tested during the manufacturing of a hinge prototype. The high quality of manufactured spherical surfaces of the hinge was confirmed. The geometry and the chemical composition of the manufactured spherical surfaces were studied. The quantitative microprofile characteristics were identified and its mathematical model was built in the form of two-dimensional Fourier series. The statistical microprofile characteristics of the surface were established. That is, the shape and the size of microprotrusions on the polymer-metal composite surface were defined. The high quality performance of the surfaces and their efficiency while working in the liquid friction pairs was confirmed. Based on the results of the research the original aerostatic hinge design with a magnetic power connection was developed. The hinge has a wide range of transverse angular movements (240º and above). The magnetic power connection is provided by the means of the circular and the cylindrical magnets the end faces of which interact with ferromagnetic sphere floating hinge through the layer of polymer-metal composite.

1. Бушуев, В.В. Практика конструирования машин: справочник [Текст] / В.В. Бушуев. – М.: Машиностроение, 2006. – 448 с.
2. Cammarata, A., Condorelli, D. & Sinatra, R. (2013). An algorithm to study the elastodynamics of parallel kinematic machines with lower kinematic pairs. ASME Transactions Jornal of Mechanisms and Robotics, 5 (1)
3. Heisel U. Development of controllable spherical fluid friction hinges for exact spatial mechanisms / U. Heisel, S. Strutinskiy, V. Sidorko, Yu. Filatov, M. Storchak // Production Engineering – 2011 – Vol. 5. Р. 241 – 250.
4. Подураев, Ю.В. Мехатроника. Основы, методы, применение. – 2-изд., перераб и доп. [Текст] / Ю.В. Подураев. – М.: Машиностроение, 2007. – 256 с.
5. Струтинський, С.В. Просторові системи приводів: монографія [Текст] / С.В. Струтинський, А.А. Гуржій. – К.: Педагогічна думка, 2013. – 492 с.
6. Ищенко, А.А. Технологические основы восстановления промышленного оборудования современными полимерными материалами: учебное пособие. [Текст] / А.А. Ищенко. – Мариуполь: ПГТУ, 2007. – 250 с.
7. Технология изготовления керамических шаров для применения в агрессивных средах // Металлообработка. Оборудование и инструмент для профессионалов [Текст] / А.А. Шепелев, В.Г. Сороченко, Б.Б. Гржибовский, Е.П. Поладько. – 2010. № 6 (131). – 64 – 65 с.
8. Кабаков, М.Г. Технология производства гидроприводов [Текст] / М.Г. Кабаков, С.П. Стесин. – М.: Машиностроение, 1974. – 192 с.
9. Пугачев, В.С. Введение в теорию вероятностей [Текст] / В.С. Пугачев. – М.: Наука, 1968. – 368 с.
10. Струтинський, В.Б. Тензорні характеристики мікропрофілю поверхонь, отриманих в результаті вібраційної обробки [Текст] / В.Б. Струтинський, І.В. Перфілов // Укр. міжвідомчий наук.-техн. збірник «Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні» – 2011. – № 45 – С. 359 – 368.

1. Bushuev, V.V. Praktika konstruirovaniia mashin: spravochnik [Text], V.V. Bushuev, M., Mashinostroenie, 2006, 448 p.
2. Cammarata, A., Condorelli, D. & Sinatra, R. (2013). An algorithm to study the elastodynamics of parallel kinematic machines with lower kinematic pairs. ASME Transactions Jornal of Mechanisms and Robotics, 5 (1)
3. Heisel U. Development of controllable spherical fluid friction hinges for exact spatial mechanisms, U. Heisel, S. Strutinskiy, V. Sidorko, Yu. Filatov, M. Storchak, Production Engineering – 2011 – Vol. 5. R. 241 – 250.
4. Poduraev, Iu.V. Mekhatronika. Osnovy, metody, primenenie, 2-izd., pererab i dop. [Text], Iu.V. Poduraev, M., Mashinostroenie, 2007, 256 p.
5. Strutynskyi, S.V. Prostorovi systemy pryvodiv: monograph [Text], S.V. Strutynskyi, A.A. Hurzhii, K., Pedahohichna dumka, 2013, 492 p.
6. Ishchenko, A.A. Tekhnolohicheskie osnovy vosstanovleniia promyshlennoho oborudovaniia sovremennymi polimernymi materialami: uchebnoe posobie. [Text], A.A. Ishchenko, Mariupol: PHTU, 2007, 250 p.
7. Tekhnolohiia izhotovleniia keramicheskikh sharov dlia primeneniia v ahressivnykh sredakh, Metalloobrabotka. Oborudovanie i instrument dlia professionalov [Text], A.A. Shepelev, V.H. Sorochenko, B.B. Hrzhibovskii, E.P. Poladko, 2010. No 6 (131), 64 – 65 p.
8. Kabakov, M.H. Tekhnolohiia proizvodstva hidroprivodov [Text], M.H. Kabakov, S.P. Stesin, M., Mashinostroenie, 1974, 192 p.
9. Puhachev, V.S. Vvedenie v teoriiu veroiatnostei [Text], V.S. Puhachev, M., Nauka, 1968, 368 p.
10. Strutynskyi, V.B. Tenzorni kharakterystyky mikroprofiliu poverkhon, otrymanykh v rezultati vibratsiinoi obrobky [Text], V.B. Strutynskyi, I.V. Perfilov, Ukr. mizhvidomchyi nauk.-tekhn. zbirnyk "Avtomatyzatsiia vyrobnychykh protsesiv u mashynobuduvanni ta pryladobuduvanni" – 2011, No 45 – P. 359 – 368.