CC BY
7
Отже, запропонована узагальнена класифiкацiя за-вдань повинна являти визначену цшшсть, як квалiфi-кацiйнi основи з «Процеив, апаратiв i машин галузЬ», тому що дозволяе не випустити з уваги т види за-вдань, що можуть виявитися корисними для тдвищення ефективност професiйноi пiдготовки вих видiлених згрупувань цих фахiвцiв.
Литература
1. Зубарев, Ю. М. Модернизация машиностроения зависит от уровня подготовки специалистов [Текст] / Ю. М. Зубарев // Высшее образование сегодня. — 2011. — № 5. — С. 5-9.
2. Капитонова, К. А. Структура базовых представлений и содержание профессионального образования в машиностроении [Электронный ресурс] / К. А. Капитонова, А. И. Гуре-вич // Современные научные исследования и инновации. — 2012. — № 7. — Режим доступа: \wwwZURL: Ы^р:/^еЬ. snauka.ru/issues/2012/07/15824
3. Мирошниченко, И. В. Методика классификации статистических измерительных задач при проектировании систем обработки экспериментальных данных [Текст] / И. В. Мирошниченко // Молодий вчений. — 2015. — № 4. — С. 11-15.
4. Гаврицька, М. Класифжатор професш ДК 003:2010 [Текст] / М. Гаврицька та ш. — К.: Соцшформ, Держспоживстандарт Украши, 2010. — 746 с.
5. Коваленко, Е. Э. Логические основы формирования учебного материала [Текст]: учебн. пос. / Е. Э. Коваленко, Н. А. Брюханова. — Харьков, 1998. — 140 с.
6. Казак, I. О. Науково-педагопчш засади розробки методики застосування навчальних завдань у процес вивчення спе-цiальноi дисциплши «ТЕС I АЕС I установки» [Текст]: зб. наук. пр. / I. О. Казак // Проблеми шженерно-педагопчно'; освгти. — 2011. — Вип. 32-33. — С. 178-183.
7. Казак, I. О. Врахування специфжи професшних обов'язгав шженер1в-механтв у дисципл1ш «Процеси, апарати I маши-ни галузЬ [Текст] / I. О. Казак // Вюник Нацюнального техшчного ушверситету Украши «Ктвський полггехшчний шститут». Сер1я «Х1м1чна шженер1я, еколопя та ресурсо-збереження». — 2014. — № 2(13). — С. 13-17.
8. Уман, А. И. Учебные задания и процесс обучения [Текст] /
A. И. Уман. — М.: Педагогика, 1989. — 54 с.
9. Коваленко, I. В. Основш процеси, машини та апарати хь м1чних виробництв [Текст]: шдручник / I. В. Коваленко,
B. В. Малиновський. — К.: !нрес, Воля, 2006. — 261 с.
10. Коваленко, I. В. Навчальш дослщження процеав, машин та апаралв х1м1чних виробництв [Текст]: навч. поаб. / I. В. Коваленко, В. В. Малиновський. — К.: Норгта-плюс, 2006. — 160 с.
11. Коваленко, I. В. Розрахунки основних процеав, машин та апаралв х1м1чних виробництв [Текст]: навч. поаб. / I. В. Коваленко, В. В. Малиновський. — К.: Норгта-плюс, 2007. — 212 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ КВАЛИФИКАЦИОННЫХ ОСНОВ В «ПРОЦЕССАХ, АППАРАТАХ И МАШИНАХ ОТРАСЛИ» ДЛЯ ИНЖЕНЕРА-МЕХАНИКА ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
В статье освещена проблема специальной подготовки высококвалифицированных инженеров-механиков химического машиностроения. Исследованы квалификационные основы в заданиях по «Процессам, аппаратам и машинам отрасли» для будущих инженеров-механиков по направлению «Машиностроение». Обоснована и разработана классификация учебных заданий, которую целесообразно применять по «Процессам, аппаратам и машинам отрасли» для более эффективной подготовки инженеров-механиков химических производств.
Ключевые слова: химическое машиностроение, процессы, аппараты, машины отрасли, классификация, задания, применение, инженер-механик.
Казак 1рина OMeKcaHdpisHa, кандидат педагоглчних наук, доцент, кафедра xrni4Ho^o, полмерного та силжатного машинобуду-Нащональний техтчний утверситет Украши «Ктвський полтехшчний iнститут», Украта, e-mail: AsistentIA@meta.ua.
Казак Ирина Александровна, кандидат педагогических наук, доцент, кафедра химического, полимерного и силикатного машиностроения, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Kazak Irina, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: AsistentIA@meta.ua
УДК 791.7:665 DOI: 10.15587/2312-8372.2016.60260
гуць в. с., ПРОЕКТУВАННН ГРАВ1ТАЦ1ЙНИХ
Иоваль А. АТРАКЦЮШВ
Розглянуто та проаналгзовано режими руху, сили, що дють на користувачгв ¿¡рок, атрак-ц1он1в з метою визначення безпечних швидкостей i оптимальних геометричних розм\р\в при 'ix проектувант. Запропоновано математичш моделi — диференщальш рiвняння руху, отримаш в результатi аналiзу дтчих на спусковий об'ект сил.
Клпчов1 слова: атракцюни, розрахунок спуску, гравтацшш спуски, рiвняння руху.
1. Вступ
Ринок розваг зростае, видозмшюеться, фахiвцi ш-дустрн розваг в даний час видшяють оздоровчий напрям. Особливу увагу слщ придшяти амейному вщпочинку. Особливу роль, що об'еднуе вс поколшня у всьому ци-втзованому свт вдаграють аквапарки. Стрiмкий тех-шчний прогрес, економiчнi, полиичш катастрофи стали тдгрунтям для рiзного роду стреав, що згубно вплива-ють як на фiзичний, так i на психiчний стан людини. Аквапарк одне з небагатьох чарiвних мкць, де можна
залишити хоч на декшька годин вс повсякденш нещастя, турботи i поринути у свгг незабуттх вщчутпв i вражень. Такий вщпочинок пщйде вам членам родини, адже для дией передбачено спещальш дитячi басейни зi своiм комплексом прок, фонташв; для молодих компанш, що прагнуть гострих вiдчуттiв та нових яскравих вражень — плавальт басейни; рiзноманiтнi екстремальнi воднi прки европейського рiвня; для людей помiркованих — басейн з гiдромасажем i джакузi, невеличкi розважальнi гiрки.
Сучасш свiтовi тенденцii будiвництва та умови функ-цiонування свiтовоi економiки диктують новi прiоритети
та напрями розвитку шдустрп розваг. Для залучення B^B^yBa4iB ресторанiв i жителiв готелiв, розширення послуг вiдпочиваючих будують pi3Hi за призначенням зони вщпочинку, атракцiони, басейни: демонстрацiйнi, спортивнi, оздоровч^ лiкyвальнi комбiнованi. Розважаль-нi комплекси з плавальними басейнами обладнаш гравь тацiйними спусками можуть стати одночасно i цiкавим проведенням дозвiлля, i мiсцем групово! активностi, i лжувально-профшактичним заходом. Особливий ште-рес представляють аквапарки з басейнами, трамплiнами, прками, пiдводними гейзерами, що робить вщпочинок бiльш цiкавим, насиченим емоцiйно.
Цим обгрунтовуеться актyальнiсть проведеного до-слщження.
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
Завданням, що сто!ть перед розробниками, конструкторами, обслуговуючим персоналом е оптимiзацiя емоцiйного стану вщпочиваючих, пiдвищення надшнос-тi, безпеки та отримання економiчно обгрунтованих експлуатащйних характеристик атракцiонiв на основi гравиащйних спyскiв.
Аналiз пyблiкацiй показав, що дослщженням рiзно-бiчних питань шдустрп розваг та управлшня присвяченi пращ учених, як закордонних, так i вичизняних. Зокрема Н. Нагапетьянц, О. Сабетова займаються дослiдженням розвитку та використання маркетингу шдустрп вщпо-чинку i розваг [1]. Аналiзy тенденцп розвитку iндyстрii розваг присвяченi пращ В. Стальна [2]. Г. Леонова, Н. Гузь займаються загальною класифжащею послуг розваг [3]. В. Горягш обгрунтовуе необхiднiсть створення сучасного парку розваг у великих мштах [4] з водними атракщонами. I. Ю. Мартинов [5] запропонував кла-сифжащю аквапаркiв, запропонував подiлити аквапарк на зони за асортиментними групами:
1. Активна зона, де передбачено групу водних прок, серфшг, «дика р1чка».
2. Зона розваг з хвильовим басейном, штерактив-ними фонтанами, водоспадами, «повшьною рiчкою».
3. Wellness зона, де передбачено пдромасажш басейни, термальш спа, сyхо-повiтрянi сауни, паровi лазнi.
Центром й найбiльш вщвщуваною зоною аквапарку е швидкiсна водна прка з ефектом вiльного падшня у воду, що бiльш детально буде вивчатися дал1
3. 06'ект, мета та задач1 дослщження
Об'ект дослгдження — механiзм руху рiзних мате-рiальних об'ектiв по гравиацшному спуску.
Мета дослгдження полягае у розвитку i вдоскона-леннi теорп руху матерiальних об'ектiв по гравиацшних спусках, практичному застосyваннi ii для визначення оптимальних режимiв руху, яю гарантують безпеку вiд-почиваючих.
Для досягнення поставлено! мети необхщно вико-нати таю задачк
1) проаналiзyвати iснyючi методи розрахунку, нор-мативнi акти з експлуатацп гравiтацiйних транспортних систем;
2) розробити математичш моделi руху по гравь тацiйномy прямому спуску; фшшно! частини гiрки; гравiтацiйного спуску заокруглено! форми;
3) розробити методи розрахунку гравиацшних спу-сюв, виконати оптимiзацiю режимiв руху об'eктiв на гравиацшних спусках;
4) дати практичш рекомендацп проектування та безпечно! експлуатацп гравиацшних атракцiонiв.
4. Методи дослщжень
В роботi використано аналiтичне, математичне моделювання руху об'екта по рiзним поверхням i3 застосуванням методiв символьно! комп'ютерно! математики.
5. Результати дослщжень проектування гравгаацмних атракщошв
Забезпечення безпеки вiдвiдувачiв аквапаркiв е важ-ливим сощальним i одночасно складним шженерно-тех-нiчним завданням. Вiдвiдуючи водно-розважальних, оз-доровчих комплексiв пiддаються ризику, адже на водних атракщонах розважальний ефект створюеться двома шляхами: через емоцшний i фiзичний стан людини в результат руху, при змш швидкосп i напрямку руху та завдячуючи водному ареалу басейну. В Украш сьо-годнi немае офiцiйноi статистики про нещасш випадки в аквапарках та шших водно-розважальних та оздоров-чих комплексах. На жаль, шформащя щодо пригод при експлуатацп водних атракщошв, пов'язана iз заподiянням шкоди здоров'ю, недоступна для аналiзу та обговорення. У поширенш тако! шформацп не зацiкавленi нi про-ектувальники, ш виробники, нi експлуатанти водних атракщошв i аквапаркiв. Тому стосовно 'хньо' безпеки для вiдвiдувачiв може скластися невiрне враження про вщносне благополуччя ситуацп. Хоча статистика нещасних випадкiв вiд Всесвiтньоi оргашзацп охорони здоров'я говорить про зворотне.
Великогабаритнi конструкцп, водойми рiзних гли-бин, екстремальнi атракцiони зi складними пристроя-ми, одночасне перебування в аквапарку деюлькох тисяч вiдвiдувачiв несуть пiдвищену небезпеку. Саме тому ще на етапi розробки концепцп i наступних проектних робiт слвд враховувати i закладати надiйнi елементи безпеки конструктивш (надiйне обладнання i бездоганний монтаж) i органiзацiйно-захиснi (комплекс заходiв).
Технiчна полiтика безпеки аквапарюв будуеться на базi нормативних докуменпв — стандартiв, якi регла-ментують характеристики безпеки в шдустрп водних розваг. Розробкою та впровадженню 'х сприяють ав-торитетнi мiжнароднi органiзацii. Серед них:
Мiжнародна асощащя паркiв i атракцiонiв (IAAPA);
Мiжнародна асоцiацiя аквапаркiв (WWA);
бвропейська асощащя постачальниюв iндустрii розваг (EAASI);
бвропейська асоцiацiя аквапаркiв (EWA) [6];
Американське суспiльство по випробуванню мате-рiалiв (ASTM);
бвропейський комiтет зi стандартизацп (CEN).
Для популяризацп та розширення еколопчного, без-печного водно-розважального ринку в Укра!т створена Асощащя Аквапарюв Украши (ААУ), яка е повноправ-ним сертифiкованим членом Всесвиньо! Асоцiацii аква-паркiв (WWA) з 2004 р. ААУ — оргашзатор розробки нормативно'! документацп та Стандарпв Украши.
Нацiональнi стандарти розроблялися i приймалися з урахуванням основних нормативних положень анало-пчних стандартiв EN (бвропейського Союзу EN 1069-1, EN 13451, EN 13814).
Вони чико регламентують вимоги i характеристики, щодо безпеки в аквапарку i обумовлюють методи i способи випробувань. Одночасно враховують специфжу кожно! краши, з наступними прюритетними напрямками:
— вимоги безпеки до басейшв i водних атракщошв на етапах проектування, експлуатацп, документацп по експлуатацп водних атракщошв, аквапарюв в щлому;
— правила безпечно! поведшки вiдвiдувачiв на водних атракщонах i в аквапарку в щлому;
— вимоги до техшчного персоналу i персоналу, який обслуговуе вiдвiдувачiв аквапарку. Нащональш Асоцiацiï розробляють та впроваджують
Системи добровiльноï сертифжацп аквапаркiв, басей-нового обладнання i водних атракщошв.
Таким чином, безпека в аквапарках забезпечуеться нормативними документами, експертизою проекпв, пере-вiркою техшчного стану та сертифжащею вiдповiдностi вам вимогам безпеки при експлуатацп атракщошв, басейшв, якосп пропонованого сервкного обслуговуван-ня i, в юнцевому рахунку, рiвня безпеки вiдвiдувачiв аквапарюв.
У 1984 р. Америка вщзначае соту рiчницю з дня початку експлуатацп першоï гiрки залiзноï, що спору-джена на Конi-Айленд. Роберт Картмелл в свош книжцi розглядае кожну фазу iсторiï гiрки [7].
В Америщ iснуе цiла iндустрiя аквапаркiв, вщповщ-но мають мкце 1нтернет-портали для отримання вище зазначених новин [8]. Деяю новини аквапарюв публжуе журнал «Популярная механика» [9].
Аналiз лiтературних джерел щодо розрахунюв пара-метрiв гравiтацiйних спускiв показав, що безпосередньо парками атракщошв як в Украш, так i в Росп уваги не придшяють, але на сумiжних напрямах е вщповвдш здобутки.
Зокрема Бут С. А. дослщжував процеси перемщен-ня вантажiв в гравиацшних полях для гравiтацiйних опускних криволшшних, жолобчастих, жолобчастих поворотних i тдйомно-опускних пристроïв. Виконано аналiтичне моделювання на основi рiвнянь руху, окремi положення, пов'язанi з теоретичними моделями, про-йшли експериментальну перевiрку. Але дослщження не враховували початкову швидюсть пересування об'екта, що перемiщаеться, вплив додаткових опорiв, зокрема вiтрових навантажень [10].
В. А. Кобзев, С. Н. Шмаль запропонували новий метод розрахунку параметрiв профшю сортувальних прок залiзничних техшчних станцiй, що дозволяе враховува-ти взаемозв'язок параметрiв гiрки з умовами розпуску рухомих складових потяпв. В роботi [11] розглянуто рух матерiальноï системи по похилш поверхнi з урахуванням сил тертя кочення, яке пропорцшне май, сили в'язкого тертя, швидкост!
Швидюсна гiрка як водна, так и безводна представ-ляе собою гравиацшнш спуск, своерiднiй гравиацш-нш транспорт, який здiйснюе рух вiдвiдувачiв пiд дiею сили тяжiння по похилому транспортуючому жолобу лшшного профшю, заокругленоï форми або подiбнi до гвинтового спуску.
Зазвичай [12] при розрахунку гравггацшних спус-кiв визначають середню i максимальну швидкосп руху
об'екта на окремих дшянках. Наближено середня швидюсть Vcp, руху об'екта, розраховують за формулою:
Vcp = l/t,
де l — довжина траси спуску, м; t — тривалшть спуску по трасi, с.
В розрахунках знаходять середнш нахил траси спуску х, який виражаеться у вщсотках i розраховуеться за формулою:
X = 100h/l,
де h — висота прки, м; l — довжина траси спуску без дов-жини зони фшшу, якщо вона горизонтальна, м.
Як правило, розрахунок максимальних швидкостей проводять в основному за емтричними залежностями або спрощеним рiвнянням руху, що значно впливае на '¿х точшсть i не вiдповiдае сучасним вимогам безпеки.
Авторами запропонований науково обгрунтований метод розрахунку гравиацшних спускiв i показана можлившть його практичного застосування. Для побу-дови математичноï моделi механiзму спуску визначенi диференцiальнi рiвняння руху, дослiджено залежно-стi, отримаш в результатi аналiзу дiючих на об'ект сил. Застосування методiв символьноï комп'ютерноï математики дае можливiсть виконати розрахунки як окремих елеменпв спуску, так i його конструкцп в щлому, побудувати графжи багатофакторних зв'яз-юв (3^). На основi аналiзу диференцiальних рiвнянь руху визначають траекторп, швидкостi руху рiзних за розмiрами, формою i поверхневими властивостями об'екпв.
Для гравiтацiйних атракцiонiв [12, 13], з точки зору безпеки, найбшьш важливим е визначення швидкосп руху в його юнцевш фiнiшнiй точщ. Вона не повинна перевищувати граничш величини, якi залежать вiд умов приземлення — висоти кiнцевоï частини спуску над по-верхнею приземлення, ïï стану (земля, вода, м'яю мати, настили та iн.). Гранична швидюсть руху нормуеться. Вона залежить вщ профшю траси, форми i поверхш жолоба, наявносп та юлькосп води, що подаеться, де-яких шших факторiв.
6. Розрахунок параметр1в грав1тац1йного спуску
Розглянемо простий i популярний атракщон на базi гравиацшного спуску, що складаеться з прямолшшних нахилених пiд рiзними кутами до горизонту дшянок. Визначимо режими руху на цих дшянках.
Так як визначальною з точки зору безпеки е юн-цева частина спуску, розглянемо рух об'екта на цш прямолшшнш дшянщ гравiтацiйного спуску. Вважаемо юнцеву частину спуску прямим жолобом, нахиленим тд кутом а до горизонту.
Об'ект (умовний вщвщувач) потрапляе на прямо-лiнiйну фiнiшну нахилену поверхню з початковою швидюстю Vi. Сили, що джть на об'ект масою m, який рухаеться по спуску нахиленому тд кутом а до горизонту, — це сили скачування, шерцп Ньютона, тертя.
J
Диференцiальне рiвняння руху буде мати вигляд:
d 2S
-mgsinа + fmgc°sа = 0,
де mg sin а — сила скачування;т
d 2S dt2
(1)
сила шерци
1
S (t) = 2"(g sin a-fg c°s а) t2 + V1t.
V = (g sin а- fg cos a) t + V1.
• / Vi
sin a= f cos а--.
gt
Для малих кутiв а, приблизно маемо:
, Vi а = f--.
gt
тертя /, нульовому куп нахилу залежить вiд початково! швидкосп пересування. Так зупинка об'екта, що спус-каеться, вiдбудеться через 3 с при початковш швидкосп спуску У1 = 8,4 м/с, через 2,5 с при початковш швидкосп V1 = 7,2 м/с, та через 2 с при початковш швидкосп У1 = 6 м/с.
Ньютона; fmg cos а — сила тертя; S — шлях ковзання; / — коефiцieнт тертя; m — маса об'екта.
Розглянемо випадок, коли коефщент тертя не залежить вщ швидкостi руху / = const. Розв'язання piB-няння (1) при початкових умовах t = 0 => S(t) = 0; ds/dt = Vi буде мати вигляд:
(2)
Виконавши диференщювання рiвняння (2), знайдемо швидкiсть ковзання:
(3)
З рiвнянь (2), (3) можна знайти двi величини задавшись одшею з трьох невщомих — кутом нахилу спуску а до горизонту, довжиною S траси ковзання, тривалiстю t ковзання, за умови, що об'ект масою т:
а) просунеться на ввдстань S(t);
б) зупиниться;
в) продовжить рух до зупинки.
Як правило, кiнцева фiнiшна частина спуску роз-ташовуеться горизонтально чи тд невеликим кутом, зупинка об'екта ввдбудеться у випадку V = 0 або коли швидюсть наближаеться до нуля. Тодi рiвняння (3) перепишемо у виглядг
(4)
(5)
Наприклад, коли коефщент тертя / = 0,3, зв'язок мiж початковою швидкiстю V1, кутом нахилу а та три-валiстю руху t до зупинки, можна представити графiчно. На рис. 1 представлено функцюнальний зв'язок мiж початковою швидкiстю V!, кутом нахилу а до горизонту та тривалштю руху t до зупинки об'екта при сталому значенш коефiцiента тертя 0,3.
Аналiз залежносп, що представлено на рис. 2, свщчить, що при максимальнiй початковш швидкосп 8,4 м/с при нульовому куп нахилу кшцевого вiдрiзка траси спуску зупинка вщбудеться через три секунди. Iншi залежносп можна прослщити, встановивши парнi зв'язки.
Функцiональний зв'язок мiж початковою швидюс-тю V1, кутом нахилу а для випадку зупинки при значенш коефшдента тертя / = 0,3 представлено на рис. 3. Тривалкть спуску при сталому значенш коефщента
Рис. 1. Функцюнальний зв'язок Mim початковою швидкютю Vi, кутом нахилу а до горизонту та тривалютю руху t до зупинки об'Екта
Рис. 2. Функцюнальний зв'язок Mim початковою швидкютю Vi, що дорiвнюE 8,4 м/с, кутом нахилу а для випадку зупинки об'Екта при значенш коефщЕнта тертя i = 0,3
Рис. 3. Функцюнальний зв'язок Mim початковою швидкютю Vi, кутом нахилу а для випадку зупинки при значенш коефщЕнта тертя i = 0,3
За умови збшьшення коефщента тертя до значення f = 0,4 отримано значення початково! швидкосп пересування об'екта при визначенш рашше тривалосп спуску. За умови тривалосп спуску 3 с при нульовому
куп нахилу зупинка вщбудеться при початковш швид-костi V1 = 12 м/с, за 2,5 с, при початковш швидкос-ri V1 = 10 м/с, за 2 с при початковш швидкосп V1 = 8 м/с.
Початкову швидюсть V1, з якою об'ект потрапляе на юнцеву дшянку спуску, знаходимо з аналiзу руху його на попереднш дiлянцi траси. Якщо це пряма похила дшянка з кутом а1 нахилу, то рiвняння руху напишемо у виглядк
d2S(t ) dS(t ) m———+ k—---mg sin а1 + fmg cos а1 = 0, (6)
де k — коефщент додаткового опору.
Коефiцiент додаткового опору дозволяе враховувати отр повiтря, наявнiсть, вплив форми, матерiалу спускного жолоба, поверхш його бортiв.
Розв'язок рiвняння (6) за умови, що ця дшянка е початковою на траи, тобто при t = 0 => S(t) = 0; V(0) = 0 представлено рiвнянням (7).
S (t ) = -2-\kt - m (1 - е- к'т )] (sin а1 - f cos а1). (7)
Виконавши диференцiювання рiвняння (7), знайдемо швидюсть руху об'екта, що спускаеться:
V(t) = (1 - е-kt>m )(sinа1 - f cos а1). (8)
Якщо траса мае заокруглення, тодi треба враховувати ввдцентрову силу ¥в опору руху, яка виникае вщ тертя об борти жолоба.
Швидкiсть руху вiдвiдувача на гравиацшному спуску е важливою складовою при проектуванш, необхiдною для класифiкацiï (подшу) атракцiонiв на дитячi, сiмейнi, екстремальш, дозволить знайти максимально допустиме за медичними нормами прискорення на криволшшнш дшянщ екстремального спуску.
7. Обговорення результат1в проектування гравгаацшних атракщошв
Представлений метод розрахунку гравиацшних спусюв уточнюе i доповнюе iснуючi, зокрема розв'язки рiвнянь дають можливiсть проектувати безпечш для життя i здоров'я вiдвiдувачiв гравiтацiйнi атракцiони, розраховувати мкце зупинки, тривалiсть руху до зупинки об'екта, комбшувати окремi елементи спуску у будь-якiй послiдовностi. Оптимальш геометричнi параметри спускових об'ектiв атракщошв дозволять економiчно обгрунтувати будiвництво рiзних за призначенням ri-рок: дитячих, амейних, екстремальних з урахуванням тертя, рiзноманiтних додаткових опорiв функцiонально пов'язаних з конструктивними особливостями спусюв i швидюстю руху для рiзних форм траси.
Представлеш дослiдження е продовженням рашше виконаних для дитячих гравиацшних атракцiонiв. Ре-зультати '¿х опублжоваш в 2014 р. [13].
У зв'язку з подальшим розвитком iндyстрii атракщо-нiв, суттевим збiльшенням висот, швидкостей, ростом числа вiдвiдyвачiв цих яскравих розваг встае питання безпеки як гостей, так i обслуговуючого персоналу. А по-мiркованих користyвачiв атракцiонiв цiкавлять врiвно-важення питання «бажання — безпека — можливостЬ».
8. Висновки
1. Аналиичш дослiдження лiтератyрних джерел за тематикою проектування i розрахунку гравiтацiйних спусюв дозволили встановити рiвнi небезпечних i екстремальних режимiв експлуатацп атракщошв для рiзних вiкових груп i вподобань вiдпочиваючих.
2. Побyдованi математичш моделi руху матерiаль-них систем як для окремих елеменпв гравиащйного спуску, так i для його конструкцп в щлому.
3. Аналiз математичних моделей з використанням методiв символьно! комп'ютерно'' математики дав мож-ливiсть дослiдити механiзм руху, встановити функщо-нальний зв'язок мiж початковою швидюстю руху, кутом нахилу прки до горизонту, коефщентом тертя, формою траси та тривалктю руху об'екта до зупинки.
4. Визначена оптимальна швидюсть руху на рiз-них дшянках гравиащйного спуску, яка рекомендована для використання при проектуванш траси атракщошв, класифжацп (подшу) атракщошв на дитяч^ имейш, екстремальнi.
Л1тература
1. Нагапетьянц, Н. Маркетинг индустрии отдыха и развлечений [Текст] / Н. Нагапетьянц, О. Сабетова // Маркетинг. — 2003. — № 6. — С. 66-78.
2. Стальная, В. Индустрия развлечений: тенденции развития [Текст] / В. Стальная // Маркетинг. — 2009. — № 4. — С. 91-104.
3. Леонова, Г. Классификация услуг развлечений [Текст] / Г. Леонова, Н. Гузь // Вюник Д1ТБ. — 2008. — № 12. — С. 219-223.
4. Горягин, В. Обоснование необходимости создания современного парка развлечений в г. Донецке [Текст] / В. Горягин // Вюник Д1ТБ. — 2007. — № 11. — С. 97-103.
5. Мартинов, I. Ю. Класифжащя аквапарюв та '¡х ушкальна пропозищя [Текст]: зб. наук. пр. / I. Ю. Мартинов // Економ1чна стратепя i перспективи розвитку сфери торг1вл1 та послуг. — 2011. — Вип. 1(13). — С. 291-297.
6. Европейская федерация парков отдыха [Электронный ресурс]. — Режим доступа: \www/URL: http://www.europarks. org/index.htm. — 12.01.2016.
7. Cartmell, R. The Incredible Scream Machine: A History of the Roller Coaster [Text] / R. Cartmell. — Fairview Park, OH: Amusement Park Books, 1987. — 252 р.
8. Stanton, J. Amusement Park Books List [Electronic resource] / J. Stanton. — Revised March 17, 2006. — Available at: \www/ URL: http://www.westland.net/coneyisland/articles/Amusement-ParkBooks.htm. — 19.01.2016.
9. Официальный сайт журнала «Популярная механика» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: \www/URL: http:// www.popmech.ru. — 19.01.2016.
10. Бут, С. А. Розвиток обладнання потокових систем хар-чових виробництв на основi використання гравгтацшних сил [Текст]: автореф. ... дис. к-та тех. наук / С. А. Бут. — К., 2005. — 18 с.
11. Кобзев, В. А. Расчет формы продольного профиля сортировочной горки методом покоординатного спуска [Текст] / В. А. Кобзев, С. Н. Шмаль // Наука и техника транспорта. — 2014. — № 1. — С. 17-20.
12. ГОСТ Р 52603-2011. Аттракционы водные. Безопасность конструкции. Общие требования [Электронный ресурс]. — Дата введения 01.01.2012. — Режим доступа: \www/URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-52603-2011
13. Гуць, В. С. Расчет детских гравитационных аттракционов [Текст] / В. С. Гуць, О. А. Коваль // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. — 2014. — № 11. — С. 186-189.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ АТТРАКЦИОНОВ
Рассмотрены и проанализированы режимы движения, силы, действующие на пользователей горок, аттракционов с целью определения безопасных скоростей и оптимальных геометрических размеров при их проектировании. Предложены математические модели — дифференциальные уравнения движения, полученные в результате анализа действующих на спусковой объект сил.
Ключевые слова: аттракционы, расчет спуска, гравитационные спуски, уравнение движения.
Гуць Ыктор Степанович, доктор техтчних наук, професор, завгдувач кафедри безпеки життeдiяльностi, Нащональний утверситет харчових технологш, Ктв, Украта.
Коваль Ольга АндрНвна, кандидат техтчних наук, доцент, кафедра технологи харчування та ресторанного 6i3^cy, Нащональний утверситет харчових технологш, Ктв, Украта, е-mail: Koval andreevna@ukr.net.
Гуць Виктор Степанович, доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности, Национальный университет пищевых технологий, Киев, Украина Коваль Ольга Андреевна, кандидат технических наук, доцент, кафедра технологии питания и ресторанного бизнеса, Национальный университет пищевых технологий, Киев, Украина
Guts Victor, National University of Food Technologies, Kyiv, Ukraine Koval Olga, National University of Food Technologies, Kyiv, Ukraine e-mail: Koval andreevna@ukr.net
УДК 621.73.06 001: 10.15587/2312-8372.2016.60271
Хорошайло в. в. ПОВЫШЕНИЕ ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ
РАСТАЧИВАНИЯ НА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫХ СТАНКАХ
В данной статье обсуждается возможность повышения качества обработанной поверхности при растачивании на токарно-винторезных станках за счет применения инструментальной системы, которая позволяет снизить уровень вибраций в процессе обработки. В исследовании применяются методы математического и трехмерного моделирования и прочностного анализа способом конечных элементов. Предложенная методика позволила получить математическую модель виброперемещений вершины расточного резца под действием переменных сил резания.
Ключевые слова: расточной резец, инструментальная система, трехмерная модель, виброустойчивость, амплитуда.
1. Введение
Анализ обработки резанием деталей, которые обрабатываются на машиностроительных заводах показывает, что эффективная обработка отверстий в деталях типа втулок и цилиндров является важной задачей. Заготовками для таких деталей являются поковки цельные и с прошитым отверстием, а также отливки, которые изготавливаются с большими припусками под механическую обработку.
Процесс обработки отверстий на токарно-винто-резных станках расточными резцами осложняется тем, что возникают неблагоприятные условия резания, связанные с большими вылетами инструмента, что ведет к потере виброустойчивости режущего инструмента. Вышеуказанные условия обработки отверстий большого диаметра и длины ведут к значительному снижению параметров точности и качества обрабатываемых поверхностей, а также к снижению износостойкости режущего инструмента.
В процессе растачивания длина обработки или глубина отверстия определяет вылет режущего инструмента, а при работе с большим вылетом расточного резца возникает достаточно большой прогиб его державки относительно закрепления в резцедержателе, что
приводит к возникновению значительных деформаций и динамических нагрузок резца. Повышение жесткости упругой системы «станок — приспособление — инструмент — деталь» является одним из основных способов устранения недопустимых вибраций [1].
При растачивании отверстий в деталях относительно большого диаметра, заготовками для которых являются поковки или отливки, с большой неравномерностью припусков, возникает переменность величины силы резания, что приводит к возникновению колебаний и потере виброустойчивости процесса резания. На основании изложенного актуальной является задача, которую можно решить путем разработки специальной инструментальной системы для растачивания на токарно-винторезных станках.
2. Анализ литературных данных и постановка проблемы
В литературных источниках уделяется достаточно много внимания проблеме вибраций, которые возникают в процессе обработки резанием.
Для исследования процесса растачивании, прежде всего, необходимо учитывать влияние вылета расточного
