Розглянуто систему, побудовану на принципах ситуаційного управління, яка здійснює керування технологічним комплексом виробництва машин зворотно-поступальної дії (МЗПД) за результатами вихідного віброакустичного контролю. Особливістю структури розробленої системи є те, що для формування управлінських рішень у ній використовується частотно-часовий аналіз віброакустичних процесів, реалізований на основі частотно-часових квадратичних детекторів. Квадратичні детектори дозволяють виявити неприпустимі відхилення у технологічних процесах виробництва МЗПД. Вибір інформаційних областей детекторів здійснюється на основі аналізу розробленої математичної моделі динаміки машини. Дана модель встановлює зв'язок між показниками технічного стану машини та її приводом, а також силами, що збуджують вібрацію. Для оцінки віброакустичних характеристик елементів МЗПД у системі реалізовано новий метод, що використовує як критерій оцінки щільність енергії віброакустичного процесу в межах заданої частотно-часової області. Частотно-часову область визначено фазою збудженого стану оцінюваного елемента та частотними компонентами, що ним породжуються.

  Скачати повний текст

Удосконалено методи балансування гнучких роторів та підвищення якості їх врівноважування на підставі побудови вірогідних математичних моделей. Розроблено методи та програми ідентифікації динамічних моделей роторних систем, зокрема, оцінювання коефіцієнтів жорсткості і опору сегментних підшипників турбокомпресорів. З використанням розроблених методів одержано динамічні коефіцієнти як функції від частоти обертання, для всіх типорозмірів підшипників, що використовуються у відцентрових компресорах. Одержано математичні моделі всіх типів роторів турбокомпресорів, розрахункові динамічні коефіцієнти впливу (ДКВ) яких практично не відрізняються від експериментальних. Це дозволило значно скоротити процес балансування, обмежуючись тільки нульовим пуском, або мінімальним числом пробних пусків. Розроблено класифікацію гнучких роторів турбокомпресорів залежно від вибору оптимальних площин корекції та частот обертання, ДКВ для яких необхідні для розрахунку. Результати роботи доцільно використовувати під час динамічних розрахунків турбокомпресорів на стадії проектування, а розрахунково-експериментальну методику впроваджено для балансування роторів турбокомпресорів на розгінно-балансувальному стенді.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичну базу для алгоритмів геометричного моделювання профілів роторів і корпусів виробів класу роторних двигунів або компресорів, принцип дії яких базується на схемах планетарних механізмів. Запропоновано метод визначення взаємоспряжених кривих, складовими якого є способи точного опису: двох обвідних сім'ї кривих, утворених в результаті обкатки епітрохоїдою за схемою планетарного механізму; двох обвідних сім'ї кривих, утворених в результаті абкатки гіпотрохоїдою за схемою планетарного механізму; класифікації сім'ї профілів роторів і корпусів виробів класу роторних двигунів або компресорів залежно від відношення радіусів ділильних кіл планетарного механізму.

  Скачати повний текст

Створено теоретичну базу для алгоритмів геометричного моделювання профілів роторів та корпусів виробів класу роторних двигунів або компресорів, дія яких відбувається за схемами планетарних механізмів. Здійснено дослідження з метою виявлення раціональних значень параметрів обкатки, що забезпечує впровадження розроблених алгоритмів. Розроблено метод визначення взаємоспряжених кривих, складовими якого є способи точного опису, а саме: двох обвідних сім'ї кривих, утворених внаслідок обкатки епітрохоїдою за схемою планетарного механізму; двох обвідних сім'ї кривих, утворених за результатом обкатки гіпотрохоїдою за зазначеною схемою. Запропоновано класифікацію сім'ї профілів роторів і корпусів виробів класу роторних двигунів або компресорів залежно від відношення радіусів ділильних кіл планетарного механізму.

  Скачати повний текст

Одержано нове розв'язання контактної задачі для пружно взаємодіючих металополімерних шорстких спряжень, що грунтується на урахуванні явища "колективної" і нерівномірної взаємодії мікронерівностей, розташованих на пружній основі та на відмінності дійсної опорної кривої шорсткого полімерного шару, який деформується, від вихідної геометричної. Вказане розв'язання дало змогу розширити межі опису зони пружних деформацій металополімерних спряжень і усунути протиріччя, яке полягає у невідповідності між пластичним характером деформацій у зоні тертя, що зазвичай приймається, і утомною природою зносу металополімерних спряжень. На підставі доведеного з розв'язку контактної задачі положення про сталість середнього фактичного тиску (за умов ізотермічного навантаження) для робочої зони пружних деформацій і визначаючої ролі температури в зоні тертя на механізм взаємозв'язку між навантаженням, потужністю тертя, теплофізичними і деформаційними властивостями поверхневих шарів та герметичністю уточнено фізичну модель формування фрикційного контакту в ущільненні. Уперше в методі розрахунку робочого процесу безмастильних багатоелементних ущільнень (ББУ) враховано фрикційну складову швидкості протікання газу в шорсткому металополімерному спряженні, що дало змогу узгодити розрахункові та експериментальні розподілення миттєвих тисків і теоретично підтвердити можливість екструзії полімерних ущільнюючих елементів у напрямку, протилежному загальному перепадові тиску. Уперше для моделювання процесів тепловиділення в зоні тертя ББУ застосовано теорію штамбових теплових джерел, що дало змогу розрахувати закон тепловиділення, сумарну потужність і контактну температуру в зоні тертя. Уточнено математичну модель теплообмінних процесів у ББУ, яка враховує особливості розподілення нестаціонарних теплових потоків у деталі вузла під час зворотно-поступального руху групи штамбових надшвидких теплових джерел, радіаційно-конвективний теплообмін в об'ємах між ущільнюючими елементами за умов фрикційно-циркуляційної течії газу, а також - змінність умов теплообміну на кінцевих ділянках зони тертя.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий підхід до розроблення інтегрованої технології та принципів побудови процесів для забезпечення необхідної якості робочих поверхонь найбільш економічними методами. Розроблено та досліджено новий спосіб зміцнення поверхневого шару деталей, що дозволяє забезпечити необхідну якість поверхонь деталей машин, знизити трудомісткість і зменшити технологічну собівартість процесу. Розроблено математичну модель керування параметрами якості поверхневих шарів деталей відцентрових компресорів. Приділено увагу застосуванню спрямованого вибору інтегрованої технолгії забезпечення необхідної якості робочих поверхонь деталей найбільш економічними методами.

  Скачати повний текст

Розроблено методи побудови дискретних багатомасових нелінійних математичних моделей роторів турбокомпресорів для дослідження впливу підшипників, внутрішнього тертя й інших параметрів на поведінку ротора в області стійких і нестійких частот обертання. Вперше на основі розроблених методів ідентифіковано конкретні нелінійні моделі роторних систем для різних типів підшипників ковзання. Досліджено вплив різних моделей внутрішнього тертя, циркуляційної сили та нелінійної квадратичної жорсткості на стійкість і характер полігармонічних коливань роторів, в результаті визначено межі стійкості, часові та спектральні характеристики, траєкторії руху та інші залежності. Вперше експериментально встановлено межі стійкості ротора за його обертання на різних типах підшипників ковзання, закономірності його коливань в нестійкій області частот обертання та залежності впливу температури та тиску масла, що подається в підшипник, та зазора в підшипнику на стійкість руху.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено й обгрунтовано методи побудови монотонних різницевих схем з обмежувачами, а також розглянуто питання їх ефективного використання для числового дослідження запропонованих математичних моделей нестаціонарних аеродинамічних, електродинамічних процесів як квазілінійних гіперболічних систем диференціальних рівнянь у частинних похідних. Наведено функціональні рівняння та систему рівнянь і побудовано їх загальні розв'язки (L-функції) які використовуються у конструкціях монотонних різницевих схем слабкої та класичної апроксимації. Впроваджено L-модифіковані інтерполяційні поліноми Ньютона. Розроблено математичну модель багаторядної гратки жорстких профілів у трансзвуковому потоці газу на базі системи рівнянь газової динаміки (Ейлера). Виконано числове дослідження механізму виникнення низькочастотних аеродинамічних навантажень на профілі робочої гратки, що взаємопов'язані з рухом ударної хвилі завдяки системі рухомих і нерухомих граток профілів. Побудовано математичну модель аеропружної гратки профілів, базуючись на зв'язаних системах рівнянь для газодинамічного потоку та пружних коливань профілів. Виконано числове дослідження умов автоколивань у системі "газ - пружні профілі" у разі імпульсного збурення закону коливань профіля гратки. Модель ізольованого пружного профіля крила використано для числового дослідження стійкості переходів меж зон, компактних за числом Маха, стабільних і нестабільних його аеропружних коливань у трансзвуковому потоці газу. Монотонну різницеву схему застосовано для інтегрування нестаціонарних рівнянь Максвелла, записаних у дивергентній формі. Виконано порівняння коефіцієнтів віддзеркалення імпульсу монохроматичної електромагнітної хвилі, одержаних за методами моментів, від біперіодичної решітки стрічкових елементів. Визначено нестаціонарні резонансні властивості біперіодичної просторової решітки з ідеальними провідниками С-форми.

  Скачати повний текст

Запропоновано метод проектування технологічних систем, який забезпечує подолання протиріччя між високою продуктивністю та гнучкістю. Розроблено класифікацію рівнів варіативності. Сформульовано принципи забезпечення високої продуктивності. Виявлено закономірності зміни основ інформаційного забезпечення машинобудування у разі зміни засобів і способів виробництва. Створено високопродуктивну гнучку технологічну систему (ВГТС) для механічної обробки фасонних поверхонь великогабаритних лопаток і моноколіс. Вдосконалено технології створення формотвірного оснащення для виготовлення лопаток турбін і компресорів. Показано, що створення ВГТС сприяє підвищенню конкурентної якості продукції.

  Скачати повний текст

Досліджено та розроблено блоково-комплектні турбокомпресорні установки (ТКУ) й агрегати з газотурбінним приводом для компресорних станцій магістральних газопроводів, підземних сховищ газу, газліфта нафти, зворотнього закачування природного та нафтового газу, які дозволяють створювати та впроваджувати в експлуатацію об'єкти газової та нафтової промисловості за умови "під ключ". На підставі запропонованих математичних моделей створено методики аналізу та розробки технологічних схем ТКУ та турбокомпресорних агрегатів, які виготовляються на основі відцентрових компресорів і газотурбінних двигунів авіаційного та суднового типу. На підставі аналітичних і експериментальних досліджень елементів ТКУ, структуризації технологічних схем, використання інтегрального критерію їх ефективності (ексергетичного коефіцієнта корисноє дії) створено математичні моделі. Відзначено, що використання системного методу аналізу й ексергетичного підходу під час виконання термодинамічного аналізу технологічних схем ТКУ дозволяє виявити оптимальний режим експлуатації установки, що відповідає мінімальним витратам паливного газу газотурбінного двигуна.

  Скачати повний текст

З використанням результатів дослідження розроблено методику спрямованого вибору технології забезпечення необхідної якості елементів підшипників ковзання (ПК) найбільш економічними методами. Проаналізовано існуючі технології підвищення якості поверхневих шарів деталей та показано, що процес електроерозійного легування (ЕЕЛ) є найбільш перспективним для формування на елементах ПК поверхневих шарів з необхідною структурою та параметрами. У разі застосування перехідних шарів з олов'яної бронзи та міді, які наносяться за методом ЕЕЛ у захисному середовищі аргону, підвищується міцність з'єднання сталевої підкладки з антифрикційним бабітовим шаром у порівнянні з традиційною технологією відповідно на 2,3 і 35 %. ЕЕЛ бабітових бронзових вкладишів ПК м'якими антифрикційними металами дозволяє створювати на їх робочих поверхнях спеціальні покриття, що поліпшують умови припрацювання. Застосування після ЕЕЛ методу безабразивної ультразвукової фінішної обробки (БУФО) призводить до зниження шорсткості поверхні (Ra) з 1,25 до 0,05 мкм, збільшення стискаючих напруг з 70 до 500 МПа та формування поверхневого шару з мікротвердістю на поверхні до 8 000 МПа. Рекомендовано використання комбінованої технології ЕЕЛ + БУФО для зміцнення підшипникових шийок роторів. Запропоновано нові технологічні конструкції ПК з самоустановлювальними вкладишами на гідростатичному підвісі, на базі яких створено підшипник, що має високі несучу здатність, надійність, економічну витрату мастильного матеріалу, що в остаточному підсумку позитивно впливає на динаміку ротора та роторної машини в цілому. Економічний ефект від впровадження результатів дослідження становить 134 тис. грн.

  Скачати повний текст

Системно досліджено характеристики поверхневого шару пера лопаток з титанового сплаву ВТ8М у взаємозв'язку з режимами комплексної обробки та їх вплив на опір втомі й ударну міцність. Науково обгрунтовано технологічне забезпечення несучої здатності лопаток компресора двигуна ТВ3-117. Особливостями технології обробки є ультразвукове зміцнення протягом п'яти хвилин і наступне нанесення покриття TiN за методом конденсації у вакуумі на поверхню деталі речовини з плазмової фази з іонним бомбардуванням. Установлено, що покриття нітриду титану текстуровано з переважною кристалографічною орієнтацією напрямку [111] щодо поверхні лопатки. Найкраще розмірне та структурне співвідношення спостережено між площинами (111) ГЦК гратки нітриду титану та (0001) ГЩП гратки alpha-фази титанового сплаву. За такого сполучення обох граток суттєво знижується питома поверхнева енергія межі розділу фаз, що сприяє підвищенню зносостійкості лопаток. Сприятливі умови для росту зерен у покритті TiN створюються у процесі попередньої ультразвукової обробки для його зміцнення протягом п'яти хвилин. За цього збільшується кількість зерен alpha-фази у титановому сплаві, орієнтованих площинами (0001) щодо поверхні лопатки. Виявлено, що у разі ушкодження вхідної крайки зона максимальних напруг зміщується у місце ушкодження, а максимальні напруги збільшуються удвічі.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено математичну модель вентиляторної машини, яка складається з ротора, крильчатки, автобалансирів, в'язко-пружних опор. Встановлено, що аеродинамічні сили не заважають існуванню режиму автобалансування, як одного з можливих режимів руху вентиляторної машини, але впливають на умови його настання. Визначено, що у разі осесиметричних опор дві чи три критичні швидкості обертання крильчатки й автобалансування настає за перевищення єдиної критичної швидкості, між першою і другою. З'ясовано, що аеродинамічні сили дещо зменшують діапазони кутових швидкостей обертання крильчатки, на яких настає автобалансування, а розміщення ротора крильчатки у важкому корпусі може призвести до збільшення кількості та зміни величин критичних швидкостей. Знайдено аналітичні вирази для змінених критичних швидкостей.

  Скачати повний текст

Розроблено нові математичні моделі робочих коліс, що враховують випадковий характер малих їх відхилень від циклічної симетрії. Уперше для коліс ТРК і відцентрових компресорів агрегатів, що перекачують газ запропоновано математичні моделі зовнішнього навантаження на основі вирішення задач про просторову стаціонарну течію газу у міжлопаткових каналах коліс та аналізу даних про випадкові складові навантаження. Удосконалено підходи щодо аналізу впливу щільності спектра на ступінь розшарування власних частот і спотворення власних форм у разі розладу та аналізу небезпечних резонансних режимів для коліс турбін ТРК із розладом з випадковим навантаженням. Виявлено закономірності формування спектрів власних частот, нових резонансних режимів, спектральних щільностей максимальних еквівалентних напружень у процесі врахування випадкового характеру зовнішнього навантаження та розладу. Розглянуто підходи до вирішення задачі надійності робочих коліс турбокомпресорів з урахуванням випадковості параметрів і навантаження. Наведено методику прогнозування надійності та ресурсу робочих коліс на основі аналізу діючих газодинамічних навантажень і відхилень від циклічної симетрії за рахунок технологічних особливостей виготовлення коліс.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена питанням вдосконалення регульованого електропривода за схемою вентильного двигуна (ВД) для турбомеханізмів. Одержані рівняння основних характеристик (механічної, електромеханічної та електромагнітного моменту) ВД на основі асинхронної машини з фазним ротором зі збудженням змінним струмом. Досліджено вплив частоти струму збудження і напрямку обертання поля на потужність перетворювачів у статорі та роторі. Встановлено, що в ВД існує оптимальне значення частоти поля збудження, при якій забезпечується мінімальна сумарна установлена потужність перетворювальних агрегатів. В запропонованій системі електропривода одержання знижених швидкостей досягається найекономічнішим способом, а саме - зміною підведеної до ротора напруги та реверсуванням напрямку обертання поля збудження.

  Скачати повний текст

На базі стохастичних процесів розроблено методи моделювання сильно анізотропних шорстких поверхонь, успішно застосованих у вивченні беззмащувальних поршневих ущільнень. За допомогою програмного продукту Mathсad 2000 Professional розроблено методи симуляції профілю шорстких поверхонь. Отримано основне рівняння контактування металополімерних беззмащувальних поршневих ущільнень. Висвітлено інженерні методи розрахунку основних характеристик фрикційного контакту - фактичних площі контакту та контактного напруження, рівня деформації, контактного зміщення, приросту температури, коефіцієнта тертя. Запропоновано методику визначення молекулярних компонент сили тертя за результатами прямих експериментальних досліджень. Доведено ефективність розроблених розрахункових методів, запропоновано методики експериментального визначення величин, необхідних для обчислення коефіцієнта тертя ковзання. Досліджено залежність основних характеристик фрикційного контакту від параметрів шорсткості, навантажень і фізико-механічних властивостей фрикційної пари. Розроблено методику розрахунку номінального контактного напруження в беззмащувальних поршневих ущільненнях компресорів, що враховує дійсну структуру контакту поршневе кільце-циліндр.

  Скачати повний текст

Викладено сучасний підхід до організації процесу проектування механізму руху поршневого компресора, визначено етапи та стратегію проектування. Розроблено системну модель механізму руху даного компресора, наведено перелік елементів, що реалізують його функціональне призначення, описано інтегровану модель їх геометричних розрахунків і розрахунків на міцність, а також структурно-функціональну модель інформаційної системи автоматизації проектування. Висвітлено основні геометричні характеристики деталей механізму руху компресора, що допомагають провести гнучку параметризацію і створити типорозмірні ряди твердотільних моделей механізму руху.

  Скачати повний текст

Розроблено ітераційний алгоритм сумісного вирішення задач розрахунку газодинамічних торцевих ущільнень (ГТУ) роторів відцентрових компресорів. Вперше одержано рівняння газового змащення, що враховує зміну температури газового шару і залежність в'язкості газу від його температури і тиску для визначення двовимірного розподілу тиску газу у робочому зазорі. Проведено натурні іспити ГТУ на заводських стендах ВАТ "Сумське НВО ім. М.В.Фрунзе" (м.Суми), на підставі яких доведено вірогідність результатів числових досліджень.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі течії газу в поворотному коліні та лопатковій решітці зворотно-напрямного апарата (ЗНА) та наведено результати числового й експериментального дослідження газодинамічних параметрів течії газу у моделі ЗНА відцентрового компресора. Запропоновано новий метод розрахунку течії газу в елементах ЗНА з урахуванням нерівномірності потоку газу на вході в ЗНА. Одержано експериментальні дані про структуру потоку у поворотному коліні та лопатковій решітці ЗНА з профільованими лопатками. Створено математичну та комп'ютерні моделі течії газу в поворотному коліні ЗНА відцентрового компресора, що враховують нерівномірність потоку на вході в ЗНА. Виконано числові дослідження течії газу в поворотних колінах з різними геометричними параметрами за різних режимів течії газу. Проведено числові дослідження течії газу в лопатковій решітці ЗНА. Здійснено порівняльний аналіз результатів теоретичного визначення параметрів потоку з експериментальними даними та підтверджено можливість використання запропонованого методу для проведення числових досліджень ЗНА відцентрового компресора.

  Скачати повний текст