Гуськов Александр Михайлович

С. 162-174

С. 1-22

С. 45-59

С. 202-233

С. 152-174

С. 240-265

С. 473-488

С. 298-317

С. 250-268

С. 201-220

Исследуется влияние динамики газового потока в лабиринтном уплотнении ротора со статором на устойчивость ротора. Основное внимание уделено оценке динамических коэффициентов, учитывающих движение газа через лабиринтное уплотнение. Поток утечки и распределение давления рассчитаны с использованием модифицированного метода Ньюмена, а распределение окружных скоростей - с помощью модели трения Папаевангелу. Для расчета дестабилизирующих силовых факторов от лабиринтного уплотнения проводится анализ одного контрольного объема. Приводится сравнительный анализ полученных динамических коэффициентов с данными других исследователей.

С. 842-857

С. 696-707

Рассматривается проблема проектирования устройства механической поддержки/замены работы сердца – искусственного желудочка сердца (ИЖС). Актуальность исследований в этой области обусловлена высоким процентом населения, страдающим заболеваниями сердца. Причиной каждой пятой смерти в мире является сердечная недостаточность. На сегодняшний день создан ряд моделей ИЖС, некоторые из них успешно применяются в медицинской практике. За годы исследований в этой области сформировалась общая концепция разработки устройства ИЖС: установлены требования к системам, выработаны подходы к решению задач, получены определенные результаты и выявлены имеющиеся недостатки систем ИЖС. Стремительно развивающиеся технологии дают все больше возможностей для решения существующих задач. Работа представляет собой анализ состояния проблемы разработки систем ИЖС на сегодняшний день. Систематизированы биомедицинские и технические требования, предъявляемые к системам ИЖС, проведена классификация проблем, возникающих в процессе проектирования, и обсуждены тенденции новых разработок в этой области.

Измерение сил резания является важной составляющей разработки и проверки технологических процессов. Использование общепринятых прямых силоизмерительных систем для этой цели часто не представляется возможным. Данная статья предлагает косвенный метод оценки силы резания в процессе обработки точением тонкостенной цилиндрической оболочки. Метод основывается на измерении перемещений гибкой конструкции — детали. Более того, при точении цилиндрических оболочек появляется необходимоть использования бесконтактных датчиков перемещений. В данной работе рассматривается конкретная технологическая система, в которой датчики перемещений располагаются вблизи свободного торца цилиндрической оболочки, которая жестко закреплена в патроне токарного станка. Изучается вопрос об измерении двух компонент силы резания — радиальной и окружной. Модель разработана в квази-статическом приближении. Определено оптимальное угловое расположение двух датчиков радиальных перемещений, исходя из условия минимизации числа обусловленности матрицы линейного преобразования, связывающего неизвестные компоненты вектора силы резания с измеряемыми сигналами.

Для плоских аэростатических опор с пористыми ограничителями наддува разработана математическая модель, позволяющая определять основные эксплуатационные характеристики (жесткость, демпфирования, допускаемой нагрузки в линейном и угловом направлениях, а также потребляемого расхода воздуха). Проведено экспериментальное определение неоднородности проницаемости для пористых графитовых ограничителей наддува. Оценено влияние разброса проницаемости на характеристики аэростатической опоры расчетом при наибольшем и наименьшем значении коэффициента проницаемости. Влияние разброса проницаемости на характеристики аэростатической опоры оказалось меньше при постоянном аэростатическом зазоре, чем при постоянной нагрузке. На основе этого сделаны рекомендации для изготовления плоских аэростатических опор и аэростатических подшипников.

Теория подобия, подход на основе анализа размерностей к вопросу иссле­дования сил резания, в частности, при сверлении. Использование безразмерных ком­плексов, составленных из физических параметров системы, позволяет: 1) автоматически получать зависимости, которые можно использовать в любой системе единиц измерения; 2) уменьшить число значимых независимых переменных; 3) избежать влияния погрешности измерений на размерность физических зависимостей; 4) обес­печить обмен экспериментальными результатами, полученными различными авто­рами. Предложено 11 безразмерных комплексов для характеристики процессов резания. Используя экспериментальные данные для трёх типов спиральных сверл, получены полиномиальные и степенные законы резания для осевой силы и крутящего момента. Показано, каким образом полученные зависимости расширяются на случай вибрационного сверления; предложена методика использования существующих зависимо­стей для получения законов резания в критериальном виде.

Рассматривается моделирование кинетостатики семистепенного хирургического робота-манипулятора на примере операции стернотомии. Движение инструмента осуществляется вдоль заданной в глобальной декартовой системе координат траектории. Задача численного моделирования решена в программном пакете MATLAB^® Robotics Toolbox + Simulink^®. Для нахождения матриц податливостей методом конечных элементов в произвольный момент времени движение робота смоделировано в программном пакете SolidWorks^®. Получены матрицы податливостей в точке приложения рабочих воздействий на стернотом в зависимости от положения робота. Задача определения матриц податливостей решена в программном пакете ABAQUS CAE®.

Рассматривается проблема позиционирования инструмента семистепенного хирургического Робота-Манипулятора на примере биопсии головного мозга. Подчеркивается, что данная операция требует исключительной точности подведе­ния инструмента к точке цели. Движение инструмента осуществляется от точки к точке вдоль заданной в абсолютной декартовой системе координат траектории. Координаты же­лаемой траектории преобразуются в соответствующие присоединенные координаты со­членений решением обратной задачи кинематики. В качестве схемы управления выбран метод вычисления управляющий моментов. Полученные положения, скорости и ускоре­ния сочленений подаются на вход решения обратной задачи динамики, вычисляющей мо­менты в сочленениях, необходимые для реализации заданного движения, с учетом закона управления. Текущее положение, скорость и ускорение сочленений получаются решением прямой задачи динамики. Высокие показатели точности позиционирования инструмента доказывают адекватность имеющейся модели Робота-Манипулятора и пригодность вы­бранной схемы управления. Задача численного моделирования решена в программном па­кете MATLAB^® Robotics Toolbox + Simulink^®.

При проведении операций с применением робота – манипулятора осуществляется управление по силовым воздействиям в зоне хирургической операции. При проектировании конструкции робота его компоновка определяется согласно  технологическим требованиям к осуществлению необходимых движений. При приложении усилий к инструменту оказывается, что в зависимости от положения звеньев робота смещение точки приложения рабочих усилий может быть неколлинеарным вектору силы. Если взаимодействие хирургического инструмента с оперируемым объектом можно свести к сосредоточенной силе то, чтобы избежать смещений инструмента от заданной траектории нужно выбирать такую конфигурацию робота-манипулятора, при которой вектор силы направлен по собственным направлениям матрицы податливости робота в точке приложения силы. Предложенная методика расчета позволяет прокладывать траекторию движения робота – манипулятора с учетом минимизации возможных паразитных отклонений инструмент.

 Рассматривается описание процедуры проведения биопсии головного мозга. Подчеркивается, что одной из проблем является необходимость точного позиционирования инструмента и обеспечения безопасной траектории при проведении операции. Традиционное использование систем стереотаксического наведения помимо конструктивных недостатков, связанных с длительным подготовительным этапом или в случае нескольких структур-мишеней – повторными операциями, не имеет возможности выполнить контроль эффективности хирургического воздействия на объект-мишень в режиме реального времени, а также выявить возникающие внутричерепные осложнения. Современные технологии с использованием роботов – манипуляторов позволяют одновременно повысить точность, скорость и безопасность высокоточных операций. Подробно обсуждены требования к точности позиционирования инструмента и к системе автоматизированного сопровождения операции.

В данной статье предлагается метод стабилизации магистрального насосного агрегата (МНА) по перекачке нефти. Поскольку МНА увеличивает давление нефти, при ее перекачке через насос, то возникает большая по величине сдвигающая сила, которую воспринимают подводящая и отводящая трубы и рама агрегата. Для того, чтобы снизить влияние негативной сдвигающей силы, на трубы и на раму агрегата, предлагается компенсировать эту силу, системой гидроцилиндров.

В статье предложена упрощенная сегментная модель сферических аэростатических подшипников, позволяющая определять статические и динамические силовые характеристики опор. Модель основана на двух физических допущениях: количество расчетных сегментов считается большим, касательные скорости опорных поверхностей считаются пренебрежимо малыми. Опорные реакции определяются на основании серии предварительных расчетов поля давления воздуха в отдельном сегменте. Расчет поля давления проводился методов конечных элементов в программе MATLAB в нелинейной постановке. Предложенная модель опробована на сферических аэростатических опорах с пористыми ограничителями наддува, разрабатываемых для шпинделя станка прецизионного точения цветных металлов. Исследовано влияние количества расчетных сегментов на точность полученных характеристик.

Рассматривается плоское напряжённое состояние диска пальцевой муфты при несоосном расположении валов. В результате расчёта были построены поля распределений напряжений и перемещений в диске пальцевых муфт для дисков с четырьмя, шестью и восемью отверстиями. Расчет проведен методом конечных элементов при наличии угловой несоосности при провороте ведущего вала на полный оборот. Учтено, что при наличии угловой несоосности в зависимости от угла поворота возникает изгибающий момент, приводящий к появлению крутящего момента на ведущем валу даже при отсутствии рабочей нагрузки. Построены графики изменения изгибающих моментов относительно поперечных осей неподвижной системы отсчета.

Рассматривается плоское напряжённое состояние диска пальцевой муфты при соосном расположении валов .Отверстиям, связанным с одним из торцов валов задается жесткое движение вокруг центра симметрии на заданный малый угол поворота. Далее определяется требуемый для этого поворота момент. Учитывая линейность задачи, полученные поля перемещений и напряжений пересчитываются для случая заданного момента. В результате расчёта были построены поля распределений напряжений и перемещений в диске пальцевых муфт для дисков с четырьмя и восемью отверстиями. Расчет проведен методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS.Ключевые слова: передачи, муфта, несоосность, компенсирующая муфта, прочность, метод конечных элементов.

Моделирование параметров мышцы человека, описывающих ее состояние (расслабленное или напряженное) позволило вывести универсальную зависимость для сравнения различных мышц в относительных единицах; предложено одинаковое состояние разных мышц задавать одинаковыми относительными единицами

В работе рассматривается возможная схема очувствления хирургического инструмента для проведения операций в сосудах. Предлагаемая схема позволяет хирургу в рабочем режиме (online) получать информацию об уровне рабочих усилий в области хирургического вмешательства. Она может быть использована для проектирования очувствленных рабочих органов роботов – манипуляторов хирургического назначения. Основной целью разработки является создание системы, позволяющей предупреждать возможные механические повреждения биологических тканей в процессе проведения хирургической операции.