Аналіз комбінованого застосування клиношарнірного і кривошипно-кругового механізмів
DOI:
https://doi.org/10.32515/2664-262X.2026.13(44).97-107Ключові слова:
клиношарнірний механізм, кривошипно-круговий механізм, розділення прокату, жорсткість преса, динамічні навантаженняАнотація
Встановлено, що комбіноване застосування клиношарнірного та кривошипно-кругового механізмів дозволяє принципово змінити характер навантаження пресової системи впродовж робочого циклу. Отримані кінематичні залежності свідчать про можливість зменшення пікових швидкостей і прискорень у завершальній фазі робочого ходу, що безпосередньо впливає на зниження динамічних навантажень. Доведено, що формування складного плоского руху інструмента сприяє концентрації деформації в зоні різання та зменшенню енергосилових параметрів процесу. Результати аналізу підтверджують доцільність застосування компактних виконавчих механізмів у пресовому обладнанні для розділення прокату.
Посилання
Список літератури
1. Karnaukh S. G., Markov O. E., Shapoval A. A., Zubenko K. V. Development and research of the stamp for cutting of a rolled stock with a differentiated clamp. FME Transactions. 2022. 50 (4). 674–682. DOI: 10.5937/fme2204674K.
2. Karnaukh S. G., Markov O. E., Aliiev I. S., Stankov V. U. Cutting of rolled metal with a stress concentrator marked by the elastic deformation of the press. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2025. 136. 3791–3801. DOI: 10.1007/s00170-025-15043-7.
3. Kaczmarczyk J., Grajcar A. Numerical simulation and experimental investigation of cold-rolled steel cutting. Materials. 2018. 11. 1263. DOI: 10.3390/ma11071263.
4. Pursche F., & Meyer L. W. Correlation between dynamic material behavior and adiabatic shear phenomenon for quenched and tempered steels. Engineering Transactions. 2014. 59(2). 67–84. DOI: 10.24423/engtrans.150.2011.
5. Dong Y., Ning J., Dong P., Ren Y., Zhao S. Investigation of fracture behavior and mechanism in high-speed precise shearing for metal bars with prefabricated fracture-start kerfs. Materials. 2020. 13. 4073. DOI: 10.3390/ma13184073.
6. Lim JH., Lee SW., Lee J. et al. Pure mechanical impact trimming for ultra high-strength steels: A strain rate-managed approach to enhance shear edge quality without thermal effects. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology. 2025. 12. 1763–1793. DOI: 10.1007/s40684-025-00720-5.
7. Liu Y., Shu Y., Hu W., Zhao X., & Xu Z. Active vibration control of a mechanical servo high-speed fine-blanking press. Strojniški vestnik – Journal of Mechanical Engineering. 2021. 67(9). 445–457. DOI: 10.5545/sv-jme.2020.6959.
8. Hofmann J., Veitenheimer C.-V., Fei C.; Chen, C. et al. Development of robust machine learning models for tool-wear monitoring in blanking processes under data scarcity. Applied Sciences. 2025. 15(19). 10323. DOI: 10.3390/app151910323.
9. Ghiotti A., Regazzo P., Bruschi S., Bariani P. F. Reduction of vibrations in blanking by MR dampers. CIRP Annals. 59. 1. 2010. 275-278, ISSN 0007-8506. DOI: 10.1016/j.cirp.2010.03.111.
10. Кандяк Н., & Остафійчук Ю. Покращення кінематичних характеристик привода штанцювального преса із комбінованим кривошипно-повзунним механізмом. Технічні науки та технології. 2025. 3(41). С. 54–62. DOI: 10.25140/2411-5363-2025-3(41)-54-62.
11. Yu Chen, Yu Sun, Chong Chen. Dynamic analysis of a planar slider-crank mechanism with clearance for a high speed and heavy load press system. Mechanism and Machine Theory. 98. 2016. 81–100, ISSN 0094-114X. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2015.12.004.
12. Pasika V., Augousti A., Lanets O., and Parashchyn O. Reducing the kinetic power of the crank press machine. Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. 2023. 9. 3. 21–30. DOI: 10.23939/ujmems2023.03.021.
13. Tong Z., Lin C.; Li F., Chen T. Application of hybrid cellular automata method for high-precision transient stiffness design of a press machine frame. Processes. 2025. 13. 3726. DOI: 10.3390/pr13113726.
14. Wonseok Shin, Jung Kim. Switchable compliant actuator with fast stiffness modulation and energy efficient power transmission. Mechatronics. 2023. 90. 102929, ISSN 0957-4158. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2022.102929.
15. Карнаух С. Г., Чоста Н.В. Розробка параметричного розмірного ряду клиношарнірних пресів з увігнутим клином для реалізації безвідходних способів розділення сортового прокату. Обробка матеріалів тиском. Materials Working by Pressure. Краматорськ : ДДМА. 2025. 1(54). С. 188-200. DOI: 10.37142/2076-2151/2025-1(54)188.
16. Kim W. R., Shim J. K. A data-driven approach to the dimensional synthesis of planar slider – crank function generators. Applied Sciences. 2025. 15. 12554. DOI: 10.3390/app152312554.
17. Yuan Wang, Liu Juan, Ning Fengping, Chai Chao, Zhang Lei and Li Hui. Dynamic analysis of crank slider mechanism considering 3D translational joint clearance based on variable contact area. Mechanics & Industry. 2025. 26. 5. DOI: 10.1051/meca/2025001.
18. Karnaukh S. G, Chosta N. V., Markov O. E., Kukhar V. V. Development and research of the press operating mechanism, made in the form of the wedge-joint mechanism with a curving wedge for separation operations. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. 116. 3305–3314. DOI: 10.1007/s00170-021-07718-8.
19. Карнаух С. Г., Карнаух Д. С. Пристрій для поділу сортового прокату на мірні заготовки способом ексцентричного закручування : пат. 51501 Україна, МПК B23D 31/00, B23D 23/00. № u200911584 ; заявл. 13.11.2009 ; опубл. 26.07.2010, Бюл. № 14.
References
1. Karnaukh S. G., Markov O. E., Shapoval A. A., Zubenko K. V. Development and research of the stamp for cutting of a rolled stock with a differentiated clamp. FME Transactions. 2022. 50 (4). 674–682. DOI: 10.5937/fme2204674K.
2. Karnaukh S. G., Markov O. E., Aliiev I. S., Stankov V. U. Cutting of rolled metal with a stress concentrator marked by the elastic deformation of the press. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2025. 136. 3791–3801. DOI: 10.1007/s00170-025-15043-7.
3. Kaczmarczyk J., Grajcar A. Numerical simulation and experimental investigation of cold-rolled steel cutting. Materials. 2018. 11. 1263. DOI: 10.3390/ma11071263.
4. Pursche F., & Meyer L. W. Correlation between dynamic material behavior and adiabatic shear phenomenon for quenched and tempered steels. Engineering Transactions. 2014. 59(2). 67–84. DOI: 10.24423/engtrans.150.2011.
5. Dong Y., Ning J., Dong P., Ren Y., Zhao S. Investigation of fracture behavior and mechanism in high-speed precise shearing for metal bars with prefabricated fracture-start kerfs. Materials. 2020. 13. 4073. DOI: 10.3390/ma13184073.
6. Lim JH., Lee SW., Lee J. et al. Pure mechanical impact trimming for ultra high-strength steels: A strain rate-managed approach to enhance shear edge quality without thermal effects. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology. 2025. 12. 1763–1793. DOI: 10.1007/s40684-025-00720-5.
7. Liu Y., Shu Y., Hu W., Zhao X., & Xu Z. Active vibration control of a mechanical servo high-speed fine-blanking press. Strojniški vestnik – Journal of Mechanical Engineering. 2021. 67(9). 445-457. DOI: 10.5545/sv-jme.2020.6959.
8. Hofmann J., Veitenheimer C.-V., Fei C.; Chen, C. et al. Development of robust machine learning models for tool-wear monitoring in blanking processes under data scarcity. Applied Sciences. 2025. 15(19). 10323. DOI: 10.3390/app151910323.
9. Ghiotti A., Regazzo P., Bruschi S., Bariani P. F. Reduction of vibrations in blanking by MR dampers. CIRP Annals. 59. 1. 2010. 275-278, ISSN 0007-8506. DOI: 10.1016/j.cirp.2010.03.111.
10. Kandyak N., & Ostafiychuk Y. Improvement of the kinematic characteristics of the die press drive using a combined crank-hinged mechanism. Technical sciences and technologies. 2025. 3(41). 54–62. DOI: 10.25140/2411-5363-2025-3(41)-54-62 [in Ukrainian].
11. Yu Chen, Yu Sun, Chong Chen. Dynamic analysis of a planar slider-crank mechanism with clearance for a high speed and heavy load press system. Mechanism and Machine Theory. 98. 2016. 81-100, ISSN 0094-114X. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2015.12.004.
12. Pasika V., Augousti A., Lanets O., and Parashchyn O. Reducing the kinetic power of the crank press machine. Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. 2023. 9. 3. 21–30. DOI: 10.23939/ujmems2023.03.021.
13. Tong Z., Lin C.; Li F., Chen T. Application of hybrid cellular automata method for high-precision transient stiffness design of a press machine frame. Processes. 2025. 13. 3726. DOI: 10.3390/pr13113726.
14. Wonseok Shin, Jung Kim. Switchable compliant actuator with fast stiffness modulation and energy efficient power transmission. Mechatronics. 2023. 90. 102929. ISSN 0957-4158. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2022.102929.
15. Karnaukh S. G., Chosta N. V. Development of a parametric sized series of wedge-shaped presses with a curved wedge for the implementation of waste-free methods for separating long rolled products. Metal Forming by Pressure. Materials Working by Pressure. Kramatorsk: DDMA. 2025. 1(54). 188-200. DOI: 10.37142/2076-2151/2025-1(54)188 [in Ukrainian].
16. Kim W. R., Shim J. K. A data-driven approach to the dimensional synthesis of planar slider – crank function generators. Applied Sciences. 2025. 15. 12554. DOI: 10.3390/app152312554.
17. Yuan Wang, Liu Juan, Ning Fengping, Chai Chao, Zhang Lei and Li Hui. Dynamic analysis of crank slider mechanism considering 3D translational joint clearance based on variable contact area. Mechanics & Industry. 2025. 26. 5. DOI: 10.1051/meca/2025001.
18. Karnaukh S. G, Chosta N. V., Markov O. E., Kukhar V. V. Development and research of the press operating mechanism, made in the form of the wedge-joint mechanism with a curving wedge for separation operations. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. 116. 3305–3314. DOI: 10.1007/s00170-021-07718-8.
19. Karnaukh S. G., Karnaukh D. S. Device for dividing rolled bars into measured blanks by the method of eccentric twisting : Patent 51501, Ukraine, IPC B23D 31/00, B23D 23/00. Application u200911584; filed November 13, 2009; published July 26, 2010. Bulletin 14. [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 С. Г. Карнаух
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
