Технологічне успадковування параметрів у процесі механічного оброблення циліндрових втулок бурових помп

Я. М. Кусий; Р. В. Синенький; П. Р. Брухаль; Н. А. Кусень; О. І. Конюх

doi:10.31471/1993-9965-2025-2(59)-85-100

Автор(и)

Я. М. Кусий Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, 79013, Україна
Р. В. Синенький Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, 79013, Україна
П. Р. Брухаль Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, 79013, Україна
Н. А. Кусень Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, 79013, Україна
О. І. Конюх Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, 79013, Україна

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9965-2025-2(59)-85-100

Ключові слова:

якість, технологічний процес, поверхневе пластичне деформування, вібраційно-відцентрове зміцнення

Анотація

Зміна пріоритетів у проєктуванні сучасних технологій виготовлення відповідальних деталей нафтогазовидобувного обладнання, зокрема циліндрових втулок бурових помп, із забезпечення регламентованих параметрів точності та шорсткості на досягнення необхідних експлуатаційних характеристик і показників надійності суттєво обмежує ефективність традиційних методів фінішного лезового або абразивного оброблення. Це зумовлює необхідність переходу до альтернативних методів формування поверхневого шару, серед яких особливе місце займають процеси обробки тиском методами поверхневого пластичного деформування. Розроблені у «Львівській політехніці» спеціалізовані технологічні системи поверхневого пластичного деформування для методу вібраційно-відцентрового зміцнення на заключних етапах формоутворення деталей виробів дозволяють покращити параметри мікрорельєфу, підвищити поверхневу мікротвердість та забезпечити залишкові напруження стиску у поверхневому шарі за умови досягнення регламентованої точності оброблення на попередніх технологічних операціях. Адаптована під машини об’ємного вібраційного оброблення технологічна система вібраційно-відцентрового зміцнення забезпечує відповідно до принципу технологічного успадковування параметрів значне покращання як висотних параметрів шорсткості функціональної внутрішньої поверхні циліндрових втулок НБ 32.02.102-04 (у 8,69–16,77 разів), так і крокових характеристик (у 1,97–4,12 разів), одночасно сприяючи збільшенню відносної опорної довжини профілю tm у 1,7 разів. Подальші дослідження будуть спрямовані на прогнозування поведінки елементів технологічних систем вібраційно-відцентрового зміцнення методами інженерії надійності, застосування методів імітаційно-реологічного моделювання для аналізу процесу викінчувального оброблення та аналіз результатів теоретико-експериментальних досліджень і комп’ютерного моделювання операцій формоутворення функціональних поверхонь відповідальних деталей нафтогазовидобувного обладнання.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Ji, X., & Abdoli, S. (2023). Challenges and opportunities in product life cycle management in the context of Industry 4.0. Procedia CIRP, 119, 29–34. https://doi.org/10.1016/j.procir.2023.04.002

2. Barwasser, A., Lentes, J., Riedel, O., Zimmermann, N., Dangelmaier, M., & Zhang, J. (2023). Method for the development of Software-Defined Manufacturing equipment. International Journal of Production Research, 61(19), 6467–6484. https://doi.org/10.1080/00207543.2022.2129501

3. Rucka, M. (2020). Special issue: “Non-destructive testing of structures”. Materials, 13(21), 4996. https://doi.org/10.3390/ma13214996

4. Liao, Z., la Monaca, A., Murray, J., Speidel, A., Ushmaev, D., Clare, A., Axinte, D., & M'Saoubi, R. (2021). Surface integrity in metal machining - Part I: Fundamentals of surface characteristics and formation mechanisms. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 162, 103687. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2020.103687

5. Demminger, C., Mozgova, I., Quirico, M., Uhlich, F., Denkena, B., Lachmayer, R., & Nyhuis, P. (2016). The concept of technical inheritance in operation: Analysis of the information flow in the life cycle of smart product. Procedia Technology, 26, 79–88. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2016.08.012

6. Zmarzły, P. (2022). Analysis of technological heredity in the production of rolling bearing rings made of AISI 52100 steel based on waviness measurements. Materials, 15(11), 3959. https://doi.org/10.3390/ma15113959

7. Psarommatis, F., & Azamfireic, V. (2024). Zero defect manufacturing: A complete guide for advanced and sustainable quality management. Journal of Manufacturing Systems, 77, 764–779. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2024.10.022

8. Wanga, W., Liua, W., Fanga, Y., Zhengb, Y., Linc, C., Jiangd, Y., & Liuc, D. (2024). Reliability analysis of subway sliding plug doors based on improved FMECA and Weibull distribution. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, 26(2), 178275. https://doi.org/10.17531/ein/178275

9. Kopei, V. B., & Kopei, B. V. (2021). Proektuvannia ta mitsnist kolon i z’iednan nasosnykh shtanh z polimernykh kompozytiv: Monohrafiia. Seriia «Naftohazove obladnannia»: u 12 t. [Design and strength of sucker rod strings and joints made of polymer composites: Monograph. Series "Oil and Gas Equipment": in 12 vols.] (Vol. 12; B. V. Kopei, Ed.). IFNTUNG. [in Ukrainian]

10. Kopei, B. V., Maksymuk, O. V., Shcherbyna, N. M., Rozghoniuk, V. V., & Kopei, V. B. (2003). Nasosni shtanhy i truby z polimernykh kompozytiv: proektuvannia, rozrakhunok, vyprobuvannia [Sucker rods and pipes made of polymer composites: design, calculation, testing]. IPPMM of NAS of Ukraine. [in Ukrainian]

11. Kusyi, Ya. M., & Topilnytskyy, V. H. (2013). Doslidzhennia yakosti poverkhni vibrozmitsnenykh detalei mashyn [Investigation of the surface quality of vibration-strengthened machine parts]. Visnyk Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”. Seriia: Optymizatsiia vyrobnychykh protsesiv i tekhnichnyi kontrol u mashynobuduvanni i pryladobuduvanni, 772, 196–201. [in Ukrainian]

12. Kusyj, J., & Kuk, A. (2015). A centrifugal vibration strengthening method devised to improve technological reliability of machine parts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7), 41–51. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.36336

13. Kusyi, Y., Kuk, A., Klymash, I., Kusen, N., & Vriukalo, V. (2024). Technological inheritability of parameters of surface engineering of products after vibrational-centrifugal hardening. Lecture Notes in Networks and Systems, 1070, 198–209. https://doi.org/10.1007/978-3-031-66271-3_22

14. Stupnytskyy, V., & Xianning, S. (2021). Comprehensive analysis of tribological factor influence on stress-strain and thermal state of workpiece during titanium alloys machining. Archive of Mechanical Engineering, 68(2), 227–248. https://doi.org/10.24425/ame.2021.137049

15. Kusyi, Y. M., Stupnytskyy, V. V., Kuk, A. M., & Topilnytskyy, V. G. (2021). Development of the fundamental diagram of the formation and transformation of the products properties during their manufacturing. Journal of Physics: Conference Series, 1781(1), 012027. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1781/1/012027

16. Kusyi, Ya. M., Onysko, O. R., Kuk, A. M., Kostiuk, O. S., & Solohub, B. V. (2023). Development of the structure and methodological support of the system for analysis of the details shaping using the technological inheritability of their quality parameters. Journal of Physics: Conference Series, 2540(1), 012026. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2540/1/012026

17. Giampieri, A., Ling-Chin, J., Ma, Z., Smallbone, A., & Roskilly, A. P. (2020). A review of the current automotive manufacturing practice from an energy perspective. Applied Energy, 261, 114074. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114074

18. Wolniak, P., Mozgova, I., & Lachmayer, R. (2018). Concept for the implementation of a scaling strategy into the paradigm of technical inheritance. Procedia Manufacturing, 24, 80–85. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.06.012

19. Folder, U. (2015). Technological heredity and identification of technological processes. Polymer Science, Series D, 8, 219–222. https://doi.org/10.1134/S199542121503003X

20. Aftanaziv, I. S., Shevchuk, L. I., Strohan, O. I., Kuk, A. M., & Samsin, I. L. (2019). Improving reliability of drill pipe by strengthening of thread connections of its elements. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (4), 22–29. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-4/8

21. Aftanaziv, I., Shevchuk, L., Samsin, I., Strutynska, L., & Strogan, O. (2019). Development of a technology for the surface strengthening of barrel channels in the large-caliber artillery guns. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1-99), 11–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.167134

22. Haken, H., & Portugali, J. (2021). Information and self-organization II: Steady state and phase transition. Entropy, 23(6), 707. https://doi.org/10.3390/e23060707

23. Haken, H. (2016). The brain as a synergetic and physical system. Understanding Complex Systems, 147–163. https://doi.org/10.1007/978-3-319-27635-9_10

24. Kusyi, Y., Ivanov, V., Korniy, S., Datsko, B., & Hatala, M. (2025). Non-destructive evaluation of quality parameters of Al-Si workpieces after milling. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. https://doi.org/10.1007/s00170-025-16956-z

25. Shyrokov, V. V., Arendar, L. A., Kovalchyk, Yu. I., Vasyliv, Kh. B., & Vasyliv, O. M. (2005). Kompiuternyi obrobitok profilohram fryktsiinykh poverkhon [Computer processing of profilograms of friction surfaces]. Fizyko-khimichna mekhanika materialiv, (1), 93–96. [in Ukrainian]

26. Velychkovych, A. S., Shovkoplias, M. V., Vytvytskyi, V. S., & Ropyak, L. Ya. (2025). Analiz napruzhenoho stanu shtoka porshnevoho nasosa iz funktsionalnym pokryttiam pry heometrychnykh defektakh systemy «kreitskopf – napriamni» [Stress state analysis of a piston pump rod with a functional coating under geometric defects of the "crosshead – guides" system]. Naukovyi visnyk Ivano-Frankivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu nafty i hazu, 1(58), 15–24. https://doi.org/10.31471/1993-9965-2025-1(58)-15-24 [in Ukrainian]