Buhrov D. Substantiation of parameters of equipment with an active processing element for combined vibratory finishing of complex-shaped parts

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U003821

Applicant for

Specialization

  • 133 - Галузеве машинобудування

Specialized Academic Board

PhD 16326

Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic National University

Essay

Taking into account current trends in the development of energy-efficient manufacturing, improving the energy efficiency of processing equipment has become an important scientific and engineering challenge. Vibratory abrasive finishing is a versatile method for the mass finishing of complex-shaped parts for which the use of machine tools with rigid kinematic links is impractical, particularly for deburring, flash removal, edge radiusing, and polishing. It has been established that only 1–5% of the total energy consumed during vibratory finishing is utilized for useful work, whereas in other machining processes this value typically ranges from 20% to 70%, indicating the high energy intensity of vibratory finishing. This is primarily caused by significant non-productive energy losses due to dissipative processes, including interactions between abrasive particles and between the particles and the walls of the working chamber. Therefore, reducing the energy intensity of the process by minimizing non-productive energy losses through the determination of rational equipment parameters is of considerable practical importance. Current studies of vibratory finishing do not comprehensively address all influencing factors; therefore, determining rational operating parameters of the equipment remains a relevant scientific and engineering problem that requires comprehensive investigations to establish the governing relationships of the process, improve existing equipment, and develop new design and technological solutions. The aim of this research is to improve the productivity and energy efficiency of the finishing process for complex-shaped parts by applying a combined vibratory abrasive finishing method using equipment with an active working body and by substantiating its rational operating conditions. The object of the research is the technological process of combined vibratory abrasive finishing of complex-shaped parts. The subject of the research is the relationships governing the influence of the operating parameters of equipment for combined vibratory abrasive finishing of complex-shaped parts on the productivity and energy efficiency of the technological process. The scientific novelty of the obtained results is as follows. For the first time: the application of a combined vibratory abrasive finishing method for complex-shaped parts has been substantiated as a means of improving the energy efficiency of the technological process; the relationships describing the influence of vibration amplitude, rotational speed of the active working body, and the mass of the processing media components on the productivity of the combined vibratory finishing process have been established; a quantitative indicator for evaluating the energy efficiency of combined vibratory equipment has been proposed, together with a methodology for its determination that accounts for both process productivity and energy consumption. The relationships between the energy efficiency, vibration amplitude, and rotational speed of the active working body have been established; the application of the energy efficiency indicator as a criterion for determining the rational operating parameters of equipment for combined vibratory abrasive finishing has been substantiated. Improved: the methodology for modelling the contact interaction between abrasive media and workpieces under the simultaneous action of vibration and rotational motion during combined vibratory finishing. The practical significance of the obtained results consists in: the development of a new engineering design of equipment with an active working body for implementing the combined vibratory finishing process of complex-shaped parts. The technical novelty of the proposed design has been confirmed by a Ukrainian utility model patent; the manufacture of an experimental installation for scientific investigations of equipment and processes of vibratory abrasive finishing of complex-shaped parts in the educational laboratory of the Department of Industrial Mechanical Engineering and Mechatronics at Yuri Kondratyuk National University "Poltava Polytechnic"; the further development of scientific and engineering principles for the design of combined-action vibratory abrasive machines, which can be applied in the design of new equipment and the modernization of existing machines. The results of the dissertation can be applied at mechanical engineering enterprises for the design, modernization, and operation of vibratory equipment intended for the finishing of parts, in research and design organizations engaged in the development of new vibratory technological machines and the improvement of vibratory abrasive finishing processes, as well as in higher education institutions for the education and training of students in mechanical engineering disciplines.

Research papers

Buhrov D., & Buhrova T. (2023). Сalculation of optimal parameters for a vibratory finishing machine for decorative elements with an active working tool. Academic Journal. Industrial Machine, Building Civil Engineering, 2(61), 52-59. https://doi.org/10.26906/znp.2023.61.3853

Korobko B., & Bugrov D. (2024). Development of a setup for vibratory abrasive treatment of surfaces of decorative elements with an active working tool. Vibrations in Engineering and Technologies, 1(112), 5–10. https://doi.org/10.37128/2306-8744-2024-1-1

Бугров, Д. (2024). Аналіз досліджень та сучасних методів моделювання процесу віброабразивної обробки деталей. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського, 5(148), 78–82. https://doi.org/10.32782/1995-0519.2024.5.11

Коробко, Б., & Бугров, Д. (2025). ПАРАМЕТРИ ВІБРОАБРАЗИВНОГО ПРОЦЕСУ ТА ЇХНІЙ ВПЛИВ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ОБРОБКИ В ВІБРОУСТАНОВКАХ ІЗ АКТИВНИМ РОБОЧИМ ОРГАНОМ. Техніка будівництва, (42), 61–69. https://doi.org/10.32347/tb.2025-42.0507

Бугров, Д., & Коробко, Б. (2025). Дослідження процесу комбінованої віброабразивної обробки у віброзмішувачі з активним робочим органом. Технічні науки та технології, (2 (40), 116–127. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2025-2(40)-116-127

Bugrov D. (2024). MATHEMATICAL MODELING OF THE VIBRATORY ABRASIVE PROCESSING USING DEM IN SYSTEMS WITH AN ACTIVE WORKING ELEMENT. Modern Engineering and Innovative Technologies, 2(36-02), 11–18. https://doi.org/10.30890/2567-5273.2024-36-00-051

Коробко Б. О., Бугров Д. Ю. Розробка конструкції установки для віброабразивної обробки поверхонь декоративних елементів з активним робочим органом. Створення, експлуатація і ремонт автомобільного транспорту та будівельної техніки: матеріали VII Всеукраїнської науково-технічної конференції (25 квітня 2024 р., Полтава). Полтава: Національний університет імені Юрія Кондратюка, 2024. С. 28 – 30.

Коробко Б. О., Бугров Д. Ю. Моделювання процесу комбінованої віброабразивної обробки методом дискретних елементів. Створення, експлуатація і ремонт автомобільного транспорту та будівельної техніки: матеріали VIII Всеукраїнської науково-технічної конференції (24 квітня 2025 р., Полтава). Полтава: Національний університет імені Юрія Кондратюка, 2025. С. 19 – 22.

Бугров Д. Ю., Коробко Б. О., Бугрова Т. М. Експериментальне дослідження енергоефективності комбінованого віброабразивного процесу. Енергоощадні машини і технології: матеріали VI Міжнародної науково-практичної конференції (20 – 21 травня 2025 р., Київ). Київ: Київський національний університет будівництва і архітектури, 2025. С. 66 – 69.

Бугров Д. Ю., Коробко Б. О. Експериментальне дослідження віброабразивної обробки на комбінованій дослідній установці. Молодіжна наука: інновації та глобальні виклики. Полтава: Національний університет імені Юрія Кондратюка, 2025. С. 252 – 253.

Коробко Б.О. Особливості режимів роботи обладнання для комбінованої віброабразивної обробки з активним робочим органом / Б.О. Коробко, Т.М. Бугрова, Д.Ю. Бугров // Підвищення ефективності експлуатації, обслуговування і сервісу технологічних машин та обладнання – 2026 : зб. наук. пр. Всеукр. наук. конф., 29 січ. 2026 р. – Х. : ХНАДУ, 2026. – С. 64 – 67.

Files

Similar theses