The Study of the Winding Operation of Strip Helical Working Elements
DOI:
https://doi.org/10.32515/2664-262X.2026.13(44).193-201Keywords:
helical working element, winding, deformation, torque, technological tooling, force parameters, experimental investigationsAbstract
The technological parameters of helical working elements of various machines ensure the possibility of their application in different production processes. In particular, helical working elements are widely used in agriculture, construction, food, processing, and mining industries. Helical working elements perform the functions of conveying and technological working bodies in various machines and mechanisms, in particular as components of screw conveyors. The aim of this work is the design, practical implementation, and experimental investigation of tooling for the winding operation in the technological process of manufacturing strip helical working elements. The design, manufacturing, practical implementation, and experimental investigation of tooling for the strip winding operation onto a mandrel in the technological process of manufacturing strip helical working elements were carried out. New designs of technological tooling are proposed in order to improve the quality and expand the capabilities of winding strip helical working elements. The results of experimental investigations aimed at determining the relationships between the structural parameters of strip helical working elements and the force parameters of strip winding are presented. In particular, the influence of strip thickness, strip width, and mandrel radius on the torque required for mandrel rotation was studied. Statistical processing of the experimental data was performed, resulting in regression equations expressed in both coded and natural variables that describe the dependence of the mandrel torque during the winding of a helical working element on its structural parameters. The maximum value of the mandrel torque was 155 N·m, while the minimum value was 24 N·m. An increase in the strip thickness from 1.2 mm to 2 mm results in a 1.67-fold increase in the mandrel torque. At the same time, an increase in the strip width from 10 mm to 18 mm leads to a 3.66-fold increase in the mandrel torque, whereas a change in the mandrel radius from 35 mm to 45 mm results in a 1.08-fold increase in the mandrel torque.
References
Список літератури
1. Гевко Б. М., Пилипець М. І., Васильків В. В., Радик Д. Л. Технологічні основи формоутворення різнопрофільних гвинтових заготовок деталей машин. Тернопіль : Вид-во ТДТУ ім. І. Пулюя, 2009. 457 с. ISBN 966-305-014-4.
2. Гевко Б. М., Ляшук О. Л., Гевко І. Б., Драган А. П., Новосад І. Я. Технологічні основи формоутворення спеціальних профільних гвинтових деталей. Тернопіль : ТДТУ імені Івана Пулюя, 2008. 367 с.
3. Пилипець М. І., Васильків В. В., Радик Д. Л., Пилипець О. М. Передумови розроблення комбінованих операцій виготовлення гвинтових і шнекових заготовок методом обробки металів тиском. Перспективні технології та прилади. 2021. Вип. 18. С. 112–123.
4. Vasylkiv V., Pylypets M., Danylchenko L., Radyk D. Investigation of deflections of winded screw flights and auger billets in the processes of their manufacture. Scientific Journal of TNTU. Ternopil : TNTU, 2021. Vol. 104, № 4. P. 33–43.
5. Васильків В. В. Розвиток науково-прикладних основ розроблення технологій виробництва гвинтових і шнекових заготовок з використанням уніфікації : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.02.08. Львів, 2015. 48 с.
6. Васильків В. В., Радик Л. Д., Гевко І. Б. Технологічні та конструктивні особливості виготовлення гвинтових заготовок з листового прокату. Наукові нотатки. 2004. Вип. 14. С. 12–18.
7. Hevko I. B., Dyachun A. Ye., Lyashuk O. L., Martsenko S. V., Gypka A. B. Research the force parameters of forming the screw cleaning elements. INMATEH – Agricultural Engineering. Polytechnic University of Bucharest, 2016. Vol. 49, № 2. P. 77–82.
8. Ivan Hevko, Andrii Diachun, Oleg Lyashuk, Yuriy Vovk, Andriy Hupka. Study of Dynamic and Power Parameters of the Screw Workpieces with a Curved Profile Turning. Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. Proceedings of the 4th International Conference DSMIE-2021. Lviv, 2021. Vol. 1. P. 385–394.
9. Oleg Lyashuk, Roman Rogatynskyy, Ivan Hevko, Tetiana Navrotska, Andrii Diachun. Study of power parameters of the screw spirals forming. Advances in Design, Simulation and Manufacturing VII. Proceedings of the 7th International Conference DSMIE-2024. Pilsen, Czech Republic, 2024. Vol. 1. P. 287–298.
10. Гевко І. Б., Дячун А. Є., Дубиняк Т. С., Стібайло О. Ю., Гупка А. Б. Технологічні особливості виготовлення ножів-подрібнювачів на спіралях шнеків. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2025. Вип. 11(42), ч. 1. С. 75–83.
11. Гевко І. Б., Дячун А. Є., Дубиняк Т. С., Стібайло О. Ю., Золотий Р. З. Дослідження операцій технологічного процесу виготовлення ножів-подрібнювачів на спіралях шнеків. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2025. Вип. 11(42), ч. 2. С. 99–108.
12. Гевко І. Б., Ляшук О. Л., Дячун А. Є., Гупка А. Б., Третьяков О. Л. Технологічне проєктування та виготовлення гвинтових транспортно-технологічних робочих органів. Тернопіль : ФОП Паляниця В. А., 2025. 457 с.
13. Рогатинський Р. М., Гевко І. Б., Ляшук О. Л. та ін. Перспективні гвинтові конвеєри : монографія. Тернопіль : ФОП Паляниця В. А., 2019. 212 с.
14. Рогатинський Р. М., Гевко І. Б., Дячун А. Є. Науково-прикладні основи створення гвинтових транспортнотехнологічних механізмів : монографія. Тернопіль : ТНТУ ім. І. Пулюя, 2014. 280 с.
15. Ivan Hevko, Andriy Pik, Roman Komar, Oleh Stibaylo, Serhiy Koval. Peculiarities of technological design of Ushaped screw working bodies. Scientific Journal of TNTU. Ternopil : TNTU, 2024. Vol. 113, № 1. P. 5–15.
16. Rogatinskiy R., Hevko I., Gypka A., Garmatyk O., Martsenko S. Feasibility study of manufacturing method choice for screw elements. Acta Technologica Agriculturae. 2017. № 2. P. 36–41.
17. Гевко І. Б., Лещук Р. Я., Гудь В. З., Дмитрів О. Р. та ін. Гнучкі гвинтові конвеєри: проектування та дослідження. Тернопіль : ФОП Паляниця В. А., 2019. 207 с.
18. Гевко І. Б. Моделювання характеру навантаження на гвинтові робочі органи. Вісник ТНТУ. 2011. Т. 16, № 1. С. 69–77.
19. Гевко І. Б., Лещук Р. Я., Брикса А. О. та ін. Особливості конструкцій і проєктування лопатевих гвинтових змішувачів. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2023. Вип. 8(39), ч. 2. С. 24–34.
20. Гевко І. Б., Рогатинський Р. М., Комар Р. В. та ін. Технологічне проєктування способів виготовлення U-подібних гвинтових поверхонь. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2025. Вип. 11(42), ч. 2. С. 109–116.
21. Гевко І. Б., Стібайло О. Ю., Лещук Р. Я. та ін. Техніко-економічне обґрунтування виготовлення шнекових спіралей. Перспективні технології та прилади. 2025. Вип. 26. С. 29–37.
References
1. Hevko, B. M., Pylypets, M. I., Vasylkiv, V. V., & Radyk, D. L. (2009). Technological fundamentals of shaping of multi-profile screw blanks of machine parts. Ternopil: Vyd-vo TDTU im. I. Puliuia. ISBN 966-305-014-4 [in Ukrainian].
2. Hevko, B. M., Liashuk, O. L., Hevko, I. B., Drahan, A. P., & Novosad, I. Ya. (2008). Technological fundamentals of shaping of special profile screw parts. Ternopil: TDTU imeni Ivana Puliuia [in Ukrainian].
3. Pylypets, M. I., Vasylkiv, V. V., Radyk, D. L., & Pylypets, O. M. (2021). Preconditions for the development of combined operations for manufacturing screw and auger blanks by metal forming. Perspektyvni tekhnolohii ta prylady, 18, 112–123 [in Ukrainian].
4. Vasylkiv, V., Pylypets, M., Danylchenko, L., & Radyk, D. (2021). Investigation of deflections of winded screw flights and auger billets in the processes of their manufacture. Scientific Journal of TNTU, 104(4), 33–43.
5. Vasylkiv, V. V. (2015). Development of scientific and applied foundations for the development of technologies for the production of screw and auger blanks using unification (Extended abstract of Doctoral dissertation). Lviv [in Ukrainian].
6. Vasylkiv, V. V., Radyk, L. D., & Hevko, I. B. (2004). Technological and design features of manufacturing screw blanks from sheet metal. Naukovi notatky, 14, 12–18 [in Ukrainian].
7. Hevko, I. B., Dyachun, A. Ye., Lyashuk, O. L., Martsenko, S. V., & Gypka, A. B. (2016). Research the force parameters of forming the screw cleaning elements. INMATEH – Agricultural Engineering, 49(2), 77–82.
8. Hevko, I., Diachun, A., Lyashuk, O., Vovk, Y., & Hupka, A. (2021). Study of dynamic and power parameters of the screw workpieces with a curved profile turning. Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. Proceedings of the 4th International Conference DSMIE-2021, 1, 385–394.
9. Lyashuk, O., Rohatynskyy, R., Hevko, I., Navrotska, T., & Diachun, A. (2024). Study of power parameters of the screw spirals forming. Advances in Design, Simulation and Manufacturing VII. Proceedings of the 7th International Conference DSMIE-2024, 1, 287–298.
10. Hevko, I. B., Diachun, A. Ye., Dubyniak, T. S., Stibailo, O. Yu., & Hupka, A. B. (2025). Technological features of manufacturing shredding knives on auger spirals. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 11(42/1), 75–83 [in Ukrainian].
11. Hevko, I. B., Diachun, A. Ye., Dubyniak, T. S., Stibailo, O. Yu., & Zolotyi, R. Z. (2025). Research of operations of the technological process of manufacturing shredding knives on auger spirals. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 11(42/2), 99–108 [in Ukrainian].
12. Hevko, I. B., Liashuk, O. L., Diachun, A. Ye., Hupka, A. B., & Tretiakov, O. L. (2025). Technological design and manufacturing of screw transport-technological working bodies. Ternopil: FOP Palianytsia V. A. [in Ukrainian].
13. Rohatynskyi, R. M., Hevko, I. B., Liashuk, O. L., et al. (2019). Perspective screw conveyors: monograph. Ternopil: FOP Palianytsia V. A. [in Ukrainian].
14. Rohatynskyi, R. M., Hevko, I. B., Diachun, A. Ye. (2014). Scientific and applied foundations of creation of screw transport-technological mechanisms: monograph. Ternopil: TNTU im. I. Puliuia [in Ukrainian].
15. Hevko, I., Pik, A., Komar, R., Stibaylo, O., & Koval, S. (2024). Peculiarities of technological design of U-shaped screw working bodies. Scientific Journal of TNTU, 113(1), 5–15.
16. Rogatinskiy, R., Hevko, I., Gypka, A., Garmatyk, O., & Martsenko, S. (2017). Feasibility study of manufacturing method choice for screw elements. Acta Technologica Agriculturae, 2, 36–41..
17. Hevko, I. B., Leshchuk, R. Ya., Hud, V. Z., Dmytriv, O. R., et al. (2019). Flexible screw conveyors: design and research. Ternopil: FOP Palianytsia V. A. [in Ukrainian].
18. Hevko, I. B. (2011). Modeling of load character on screw working bodies. Visnyk TNTU, 16(1), 69–77 [in Ukrainian].
19. Hevko, I. B., Leshchuk, R. Ya., Bryksa, A. O., et al. (2023). Features of designs and design of blade screw mixers. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 8(39/2), 24–34 [in Ukrainian].
20. Hevko, I. B., Rohatynskyi, R. M., Komar, R. V., et al. (2025). Technological design of manufacturing methods for U-shaped screw surfaces. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 11(42/2), 109–116 [in Ukrainian].
21. Hevko, I. B., Stibailo, O. Yu., Leshchuk, R. Ya., et al. (2025). Technical and economic justification for manufacturing auger spirals. Perspektyvni tekhnolohii ta prylady, 26, 29–37 [in Ukrainian].
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Andrii Diachun, Vasyl Grasovnyk
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
