МОДАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ТЯЖЕЛОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

The aim of the paper is to reveal and analyze resonance modes of a large-scale milling-drilling-boring machine. The machine has a movable column with vertical slot occupied by a symmetrical carriage with horizontal ram. Static rigidity of the machine is relatively low due to its large dimensions. So it is necessary to assess possible vibration activity. Virtual and operational trials of the machine have been carried out simultaneously. Modeling has been executed with the help of a finite element method (FEM). The FEM-model takes into account not only rigidity of machine structures but also flexibility of bearings, feed drive systems and guides. Modal FEM-analysis has revealed eight resonance modes that embrace the whole machine tool. They form a frequency interval from 12 to 75 Hz which is undesirable for machining. Three closely located resonances (31-37 Hz) are considered as the most dangerous ones. They represent various combinations of three simple motions: vertical oscillations of a carriage, horizontal vibrations of a ram and column torsion. Reliability of FEM- estimations has been proved by in-situ vibration measurements.An effect for stabilization of resonance modes has been detected while making variations in design parameters of the machine tool. For example, a virtual replacement of cast iron for steel in machine structures practically does not have any effect on resonance frequencies. Rigidity increase in some parts (e.g. a ram) has also a small effect on a resonance pattern. On the other hand, resonance stability makes it possible to avoid them while selecting a spindle rotation frequency.It is recommended to set double feed drives for all axes. A pair of vertical screws prevents a “pecking” resonance of the carriage at frequency of 54 Hz. It is necessary to foresee an operation of a main drive of such heavy machine tool in the above resonance interval with the spindle frequency of more than 75 Hz. For this purpose it is necessary to proceed to high-speed machining (HSM).Целью работы является обнаружение и анализ резонансных мод крупногабаритного фрезерно- сверлильно-расточного станка. Станок имеет подвижную стойку с вертикальной прорезью, в которой перемещается симметричная каретка с горизонтальным ползуном. Статическая жесткость машины невелика из-за больших размеров, поэтому нужно оценить виброактивность. Совместно выполнены виртуальные и натурные испытания станка. Моделирование произведено с помощью метода конечных элементов (МКЭ). В МКЭ-модели учтена не только жесткость корпусных деталей, но и податливость подшипников, приводов подач и направляющих. Модальный МКЭ-анализ выявил восемь резонансных мод, охватывающих весь станок. Они образуют нежелательную для обработки область от 12 до 75 Гц. Особую опасность представляют три близко расположенных резонанса - 31-37 Гц. Они являются разными комбинациями трех простых движений: вертикальной осцилляции каретки, горизонтальных колебаний ползуна и закручивания стойки. Достоверность МКЭ-расчета подтверждена натурными измерениями вибраций.Обнаружен эффект стабилизации резонансных мод при вариации конструктивных параметров станка. Например, виртуальная замена чугуна на сталь в корпусных деталях почти не влияет на резонансные частоты. Повышение жесткости отдельных деталей, например ползуна, также слабо воздействует на картину резонансов. С другой стороны, стабильность резонансов позволяет обходить их при выборе частоты вращения шпинделя.Рекомендуется ставить двойные приводы на все оси. Пара вертикальных винтов препятствует «клевковому» резонансу каретки на частоте 54 Гц. В главном приводе такого тяжелого станка нужно предусмотреть работу в зарезонансной области - с частотой шпинделя более 75 Гц. Для этого надо перейти к высокоскоростной обработке (ВСО)

МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ДИНАМИКИ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ФРЕЗЕРНО-СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОГО СТАНКА С МОНОСТОЙКОЙ

 FEM-analysis of dynamics in the bearing system of a heavy-duty machine tool has been carried out in the paper. This is a prospective variant for a large-size multi-purpose machine tool with a horizontal sliding ram. A saddle and a ram are moving vertically along a subtle mono-column. A rigid double-column is used in the existing analog machine tool. A static, modal and harmonic analysis of the bearing system with the mono-column has been made in the paper. It has been done with the help of FEM-simulation prior to fabrication of a prototype sample. Previously conducted calculations for the analog machine tool have shown good compatibility of FEM-calculation with experiments.Six common machine tool resonances have been revealed for the bearing system. Their oscillating cutting forces are actively exciting three-four resonance modes. Ranges of a flexure-torsion resonance (20–40 Hz) and nose-diving resonances (70–90 Hz) have been determined in the paper. The paper shows that the range of multi-wave resonances starts significantly higher from 140 Hz. These resonances are interconnected with bending oscillations of the ram and bucklings of the column walls which are matched with the oscillations. The paper demonstrates stability in resonance pattern. The torsional resonance of the column on the frequency of nearly 40 Hz is considered as the more dangerous one. Spindle rigidity goes down up to 3.8 Н/μm. It is possible to observe self-stabilization of the torsional resonance. Frequency of the torsional oscillations is practically unchangeable when there is a lifting or lowering down of the saddle and the ram. It is related to the migration of dynamical axis of torsion.Frequency-response characteristics of the bearing system have been constructed for various saddle positions on the column. Three frequency intervals that make it possible to carry out machining operation have been determined in the paper. The first interval is a static one. The machine tool with a mono-column comes short of the analog machine tool in this interval. The main reason of it is low static rigidity of the subtle column. The second interval is narrow and it is located between flexure-torsion and nose-diving resonances. The third interval is considered as the most efficient one. The interval contains a section of inter-range pause between general machine tool and multi-wave resonances. In this case it is possible to observe a significant increase of the dynamic rigidity on the spindle that compensates the column subtility. High potential of the dynamic rigidity has been revealed in the direction of the ram axis (>2000 Н/μm). The paper shows liability of the machine tool to displacement crossings during oscillations. Peculiar features of this effect have been discussed in the paper. The diagram with a mono-column is recommended for practical application. The main condition is a transition to high-speed drive within the framework of concept on high-speed machining. It is necessary to ensure rigidity of the axial feed drive system.Проведен МКЭ-анализ динамики несущей системы тяжелого станка. Это перспективный структурный вариант для крупногабаритного многоцелевого станка с горизонтальным ползуном. Каретка и ползун перемещаются вертикально по субтильной моностойке. В существующем станке-аналоге используется жесткая двойная стойка. Выполнены статический, модальный и гармонический анализы несущей системы с моностойкой МКЭ-моделированием до изготовления опытного образца. Расчеты для станка-аналога показали хорошее совпадение МКЭ-расчета с экспериментами.Выявлены шесть общестаночных резонансов несущей системы. Из них осциллирующие силы резания активно возбуждают три-четыре резонансные моды. Установлены диапазоны изгибно-крутильных (20–40 Гц) и клевковых резонансов (70–90 Гц). Существенно выше (от 140 Гц) начинается диапазон многоволновых резонансов, которые связаны с изгибными колебаниями ползуна и согласованными с ними выпучиваниями стенок стойки. Показана стабильность картины резонансов. Наиболее опасен крутильный резонанс стойки на частоте около 40 Гц. Жесткость на шпинделе падает до 3,8 Н/мкм. Наблюдается самостабилизация крутильного резонанса. Частота крутильных колебаний почти не меняется при подъеме–опускании каретки с ползуном. Это связано с миграцией динамической оси кручения.Построены амплитудно-частотные характеристики несущей системы для различных положений каретки на стойке. Определены три интервала частот, в которых возможна обработка на станке. Первый интервал является статическим. В нем станок с моностойкой уступает станку-аналогу. Причиной является низкая статическая жесткость субтильной стойки. Второй интервал узок и находится между изгибно-крутильными и клевковыми резонансами. Наиболее эффективен третий интервал. В нем есть участок междиапазонной паузы между общестаночными и многоволновыми резонансами. Здесь наблюдается существенное увеличение динамической жесткости на шпинделе, что компенсирует субтильность стойки. Высокий потенциал динамической жесткости выявлен в направлении оси ползуна (>2000 Н/мкм). Обнаружена склонность станка к кроссингу перемещений при колебаниях. Обсуждены особенности этого эффекта. Схема с моностойкой рекомендуется к использованию на практике. Условием является переход к быстроходному главному приводу в рамках концепции высокоскоростной обработки. Требуется обеспечить жесткость осевого привода подачи

КОМПЛЕКСНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОМ ЯЗВЕННОМ КОЛИТЕ

Abstract. Our results suggest that the combined use of optical coherent tomography (OCT) and fluorescence diagnosis helps to refine the nature and boundaries of the pathological process in the tissue of the colon in ulcerative colitis. Studies have shown that an integrated optical diagnostics allows us to differentiate lesions respectively to histology and to decide on the need for biopsy and venue. This method is most appropriate in cases difficult for diagnosis. Резюме. Cовместное использование оптической когерентной томографии (ОКТ) и флюоресцентной диа- гностики способствует уточнению характера и границ патологического процесса в ткани толстой кишки при неспецифическом язвенном колите. Исследования показали, что комплексная оптическая диагностика позволяет дифференцировать патологические изменения соответственно гистологической картине и решить вопрос о необходимости биопсии и месте ее проведения. Применение данного метода наиболее целесообразно в трудных диагностических случаях.

Опыт применения баллонных дилатаций доброкачественных стриктур зоны уретеронеоцистоанастомоза у больных раком мочевого пузыря после радикальной цистэктомии

Background. Russia annually notifies 12,700 new bladder cancer (BC) cases; one third of them have invasive forms. Objective: to assess the first results of using balloon procedures to treat ureteroneocystoanastomotic strictures in patients with BC after cystectomies. Subjects and methods. In 2006 to 2013, the Russian Research Center for Radiology and Surgical Technologies, Ministry of Health of the Russian Federation, treated 746 patients, including 69 (9.2 %) patients who were treated by cystectomy for BC. All the 69 patients were preoperatively diagnosed as having locally advanced BC. Urothelial carcinoma was detected in 66 of the 69 patients; 3 patients had squamous cell carcinoma. BC was concurrent with other tumors in 7 patients. Early postoperative complications were noted in 49 (71 %) patients; late postoperative ones were seen in 14 (20.3 %). Ureteroneocystoanastomotic strictures were found in 6 patients; they were all treated using balloon dilation of an ureteroneocystoanastomotic area. Results. Balloon dilation of ureteroneocystoanastomotic strictures was successful in all the 6 patients. The postoperative period was uncomplicated in all the cases. The strictures were removed in all the cases; no hydronephrosis progression was observed during 6–36-month followup periods. Conclusion. As the results of balloon dilation carried out in a larger number of patients accumulate, this may be recommended as a minimally invasive treatment option for ureteroneocystoanastomotic strictures in BC patients after cystectomy. Введение. В России ежегодно регистрируется 12 700 новых случаев рака мочевого пузыря (РМП), треть из них имеет инвазивные формы. Цель исследования – оценка первых результатов использования баллонных методик в лечении стриктур уретеронеоцистоанастомоза у больных РМП после цистэктомий. Материалы и методы. С 2006 по 2013 г. в ФГБУ РНЦРХТ МЗ РФ по поводу РМП получили лечение 746 больных, из них цистэктомия выполнена 69 (9,2 %) пациентам. У всех 69 пациентов предоперационно были диагностированы местно-распространенные формы заболевания. Уротелиальная карцинома была выявлена у 66 из 69 больных, у 3 больных – плоскоклеточный рак. У 7 пациентов РМП сочетался с другими опухолями. Ранние послеоперационные осложнения отмечены у 49 (71 %) пациентов, поздние послеоперационные осложнения – у 14 (20,3 %). Стриктуры уретеронеоцистоанастомоза выявлены у 6 больных, всем им в качестве лечения использовали баллонную дилатацию области уретеронеоцистоанастомоза.Результаты. Баллонная дилатация стриктур уретеронеоцистоанастомоза была успешной у всех 6 больных. Послеоперационный период протекал без осложнений во всех случаях. Стриктуры были устранены во всех случаях, прогрессирования гидронефроза не отмечено при сроках наблюдения от 6 до 36 мес. Выводы. По мере накопления результатов баллонных дилатаций, выполненных большему числу пациентов, можно будет рекомендовать ее в качестве малоинвазивого метода лечения стриктур уретеронеоцистоанастомоза у больных РМП после цистэктомии.

MODAL ANALYSIS OF CARRIER SYSTEM FOR HEAVY HORIZONTAL MULTIFUNCTION MACHINING CENTER BY FINITE ELEMENT METHOD

The aim of the paper is to reveal and analyze resonance modes of a large-scale milling-drilling-boring machine. The machine has a movable column with vertical slot occupied by a symmetrical carriage with horizontal ram. Static rigidity of the machine is relatively low due to its large dimensions. So it is necessary to assess possible vibration activity. Virtual and operational trials of the machine have been carried out simultaneously. Modeling has been executed with the help of a finite element method (FEM). The FEM-model takes into account not only rigidity of machine structures but also flexibility of bearings, feed drive systems and guides. Modal FEM-analysis has revealed eight resonance modes that embrace the whole machine tool. They form a frequency interval from 12 to 75 Hz which is undesirable for machining. Three closely located resonances (31-37 Hz) are considered as the most dangerous ones. They represent various combinations of three simple motions: vertical oscillations of a carriage, horizontal vibrations of a ram and column torsion. Reliability of FEM- estimations has been proved by in-situ vibration measurements.An effect for stabilization of resonance modes has been detected while making variations in design parameters of the machine tool. For example, a virtual replacement of cast iron for steel in machine structures practically does not have any effect on resonance frequencies. Rigidity increase in some parts (e.g. a ram) has also a small effect on a resonance pattern. On the other hand, resonance stability makes it possible to avoid them while selecting a spindle rotation frequency.It is recommended to set double feed drives for all axes. A pair of vertical screws prevents a “pecking” resonance of the carriage at frequency of 54 Hz. It is necessary to foresee an operation of a main drive of such heavy machine tool in the above resonance interval with the spindle frequency of more than 75 Hz. For this purpose it is necessary to proceed to high-speed machining (HSM)

INTEGRATED APPLICATION OF OPTICAL DIAGNOSTIC METHODS IN ULCERATIVE COLITIS

Abstract. Our results suggest that the combined use of optical coherent tomography (OCT) and fluorescence diagnosis helps to refine the nature and boundaries of the pathological process in the tissue of the colon in ulcerative colitis. Studies have shown that an integrated optical diagnostics allows us to differentiate lesions respectively to histology and to decide on the need for biopsy and venue. This method is most appropriate in cases difficult for diagnosis

Experience with balloon dilations of benign ureteroneocystoanastomotic strictures in patients with bladder cancer after radical cystectomy

Background. Russia annually notifies 12,700 new bladder cancer (BC) cases; one third of them have invasive forms. Objective: to assess the first results of using balloon procedures to treat ureteroneocystoanastomotic strictures in patients with BC after cystectomies. Subjects and methods. In 2006 to 2013, the Russian Research Center for Radiology and Surgical Technologies, Ministry of Health of the Russian Federation, treated 746 patients, including 69 (9.2 %) patients who were treated by cystectomy for BC. All the 69 patients were preoperatively diagnosed as having locally advanced BC. Urothelial carcinoma was detected in 66 of the 69 patients; 3 patients had squamous cell carcinoma. BC was concurrent with other tumors in 7 patients. Early postoperative complications were noted in 49 (71 %) patients; late postoperative ones were seen in 14 (20.3 %). Ureteroneocystoanastomotic strictures were found in 6 patients; they were all treated using balloon dilation of an ureteroneocystoanastomotic area. Results. Balloon dilation of ureteroneocystoanastomotic strictures was successful in all the 6 patients. The postoperative period was uncomplicated in all the cases. The strictures were removed in all the cases; no hydronephrosis progression was observed during 6–36-month followup periods. Conclusion. As the results of balloon dilation carried out in a larger number of patients accumulate, this may be recommended as a minimally invasive treatment option for ureteroneocystoanastomotic strictures in BC patients after cystectomy

Experimental research of the system of air targets radar determination designed for survey radar

Приведены результаты полигонных испытаний системы автоматического радиолокационного распознания воздушных целей для обзорного радиолокатора малой дальности действия