Сформульовано нову постановку задачі дослідження процесу автоматичного балансування рідиною роторів з вертикальною віссю обертання, що відрізняється від існуючих урахуванням гідромеханічних властивостей рідини та демпфування системи. Удосконалено методику розв'язання даної задачі на підставі системного підходу щодо вивчення роботи рідинного автобалансувального пристрою (АБП). З урахуванням одержаних результатів розроблено рекомендації щодо використання АБП з рідинними робочими тілами. Вперше встановлено аналітичну залежність ефективності автоматичного балансування від параметрів системи ротор - АБП - рідина, з використанням якої розроблено науково-методичний апарат розрахунку АБП з рідинними робочими тілами. Запропоновано нове технічне рішення щодо підвищення ефективності балансування за рахунок зменшення впливу сили ваги баластної рідини, наведено його теоретичний опис. Створено конструкцію АБП з параболічними боковими стінками. Удосконалено методи та засоби вивчення швидкоплинних динамічних процесів руху робочих тіл у камері АБП, зокрема, запропоновано використовувати високошвидкісну відеозйомку та динамічну фотозйомку камерою, що обертається, з наступним уповільненим переглядом і розкадровкою цифрових записів, що надає можливість послідовно порівнювати динаміку поведінки системи та рідини в АБП, наочно спостерігати за поведінкою рідини та перевірити достовірність теоретичного обгрунтування роботи рідинного АБП.

  Скачати повний текст

Сформульовано нову постановку задачі дослідження процесу автоматичного балансування рідиною роторів з вертикальною віссю обертання, що відрізняється від існуючих урахуванням гідромеханічних властивостей рідини та демпфування системи. Удосконалено методику розв'язання даної задачі на підставі системного підходу щодо вивчення роботи рідинного автобалансувального пристрою (АБП). З урахуванням одержаних результатів розроблено рекомендації щодо використання АБП з рідинними робочими тілами. Вперше встановлено аналітичну залежність ефективності автоматичного балансування від параметрів системи ротор - АБП - рідина, з використанням якої розроблено науково-методичний апарат розрахунку АБП з рідинними робочими тілами. Запропоновано нове технічне рішення щодо підвищення ефективності балансування за рахунок зменшення впливу сили ваги баластної рідини, наведено його теоретичний опис. Створено конструкцію АБП з параболічними боковими стінками. Удосконалено методи та засоби вивчення швидкоплинних динамічних процесів руху робочих тіл у камері АБП, зокрема, запропоновано використовувати високошвидкісну відеозйомку та динамічну фотозйомку камерою, що обертається, з наступним уповільненим переглядом і розкадровкою цифрових записів, що надає можливість послідовно порівнювати динаміку поведінки системи та рідини в АБП, наочно спостерігати за поведінкою рідини та перевірити достовірність теоретичного обгрунтування роботи рідинного АБП.

  Скачати повний текст

Розглядаються питання зниження вібрацій машин і теорії та практики автоматичного балансування. Складена математична модель машин із вертикальною віссю обертання та в ході її аналізу розроблені вимоги до конструкцій із низькою віброактивністю. Виявлено протиріччя між теорією і практикою автоматичного балансування. Отримані за допомогою комп'ютерної і відеотехніки кадри розташування робочих тіл показали, що робочі тіла врівноважують ротор як за резонансом, так і до резонансу і на резонансі. Запропоновано нове пояснення поведінки рідини в балансирі, яке враховує її гідравлічні властивості. На підставі проведених досліджень для машини "Волга-11" розроблені конструктивні рішення, що знижують її вібрації не менше, ніж у 2,5 рази.

  Скачати повний текст

Подано нове вирішення проблеми розробки ефективного методологічного та математичного апарата дослідження та установлення закономірностей вільних і вимушених коливань неоднорідних механічних систем із пружних несучих елементів у вигляді тросів, балок, валів, пластин та оболонок, що з'єднані в'язкопружним заповнювачем, під дією стаціонарних і рухомих навантажень, зосереджених і розподільних сил. Запропоновано загальний методологічний підхід до розв'язання задач динаміки неоднорідних в'язкопружних механічних систем (НВМС), що створює можливість на основі фундаментальної матриці розв'язків задач динаміки лінійних механічних систем аналізувати за допомогою згорток Коші та Дюамеля перехідні процеси руху механічних систем за різних видів зовнішнього динамічного впливу. Розроблено математичні моделі неоднорідних дисипативних механічних систем із залученням гіпотез Бернуллі - Ейлера, Кірхгофа - Лява, моделі типу Тимошенка та урахування внутрішнього тертя у несучих елементах і в'язкопружного демпфуючого заповнювача на основі моделі Фойхта - Кельвіна. Розглянуто пакет прикладних програм ефективного розрахунку вільних і вимушених коливань НВМС, що дозволяє у процесі інтерактивного режиму на етапі проектування конструктивних елементів швидко та надійно вибирати раціональні коефіцієнти в'язкості, геометричні, фізико-механічні параметри реальних конструктивних елементів інженерних споруд і складних виробів сучасної техніки за різних видів динамічного впливу. Наведено прикладні задачі динаміки НВМС під дією нерухомих і рухомих зосереджених сил і розподілених навантажень.

  Скачати повний текст

Встановлено, що пружні характеристики більшості елементів мають чітко виражений нелінійний характер. Асимптотичні розв'язки одержаних рівнянь побудовано на ідеї застосування періодичних Ateb-функцій для знаходження розв'язків звичайних диференціальних рівнянь зі степеневою нелінійністю. Одержано двопараметричну множину розв'язків, які визначають закони зміни амплітуди та частоти коливань для нерезонансного та резонансного випадків. На підставі аналізу доведено, що формальна "лінеаризація" нелінійних пружних характеристик гнучких елементів систем приводу та нехтування швидкістю поздовжнього руху призводить до значних відхилень амплітуди та частоти коливань від реальних значень.

  Скачати повний текст

Досліджено динаміку механічних систем, що містять основну лінійну підсистему, коливання якої необхідно загасити, та нелінійний гаситель з відносно малою масою. Виділено нелокальні форми коливань, коли амплітуди коливань лінійної підсистеми та нелінійного гасителя порівнянні, локалізовані форми коливань, коли амплітуда коливань гасителя значно більше, ніж амплітуда коливань лінійної підсистеми. Одержано області параметрів систем, сприятливі для гасіння коливань, коли нелокальна форма є нестійкою, а локалізована форма - стійкою. Розв'язано задачу гасіння вимушених коливань з використанням нелінійних гасителів. Розглянуто гасіння хвильових процесів істотно нелінійними гасителями. Показано, що значна частина енергії хвилі може утримуватися у гастелі коливань. Розв'язано задачу про гасіння крутильних коливань силової передачі двигуна внутрішнього згоряння за допомогою нелінійної муфти з кусково-лінійною пружною характеристикою. Показано, що резонансну частоту коливань можна вивести за межі робочого діапазону частот. Розглянуто задачу нелінійної динаміки зубчастої пари зі змінною у часі жорсткістю зачеплення. Визначено області параметрів системи пари, де відбуваються небезпечні резонансні режими коливань.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий варіант розв'язання задачі геометричного моделювання, унаочнено у часі взаємне положення ланок у процесі коливань багатоланкових маятникових механічних систем на основі розв'язання системи рівнянь Лагранжа другого роду. Залежно від вхідних параметрів побудовано множину фазових портретів коливальних систем з метою виявлення особливостей даних систем. Розроблено метод автоматичного визначення системи диференціальних рівнянь Лагранжа другого роду для опису процесу коливань багатоланкових маятників, розроблених з застосуванням математичного процесора Maple. Складено програму розв'язання системи рівнянь Лагранжа другого роду за заданими початковими умовами. На підставі знайдених розв'язків запропоновано метод унаочнення коливального процесу різновидів маятникових коливальних систем. З застосуванням торової системи координат проаналізовано взаємне положення ланок маятникової системи в обраний момент часу, де кількість обертів ланки дорівнює кількості витків лінії на поверхні тора у фазовому просторі. Побудовано множину фазових портретів коливальних систем маятникового типу у середовищі пакету WinSet, що дозволило проаналізувати коливальний процес.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий спосіб розв'язання задачі геометричного моделювання та унаочнення у часі розв'язків рівняння Дуффінга як математичного апарату дослідження процесу проклацування конструкцій типу ферми Мезеса. Розроблено метод розрахунку механічних систем з перескоками на прикладі конструкцій типу ферми Мезеса. Удосконалено спосіб побудови на площині розв'язків рівняння Дуффінга суміщених з полем ізоклін, методи дослідження розв'язків рівняння Дуффінга залежно від початкових умов і в околі точки нестійкої рівноваги та визначення періодичних орбіт аттрактора Дуффінга. Розроблено різновиди анімації зображень формоутворення аттрактора Дуффінга. Запропоновано методику моделювання механічних систем з проклацуванням, що дозволить вивчати цілий клас механізмів коливальної дії шляхом візуалізації фазових портретів диференціального рівняння Дуффінга. Здійснено апробацію практичних розробок під час проектування системи захисту від вібрацій в механізмах поліграфічних машин та для віброізоляції кабіни керування. Теоретичні розробки впроваджено у навчальний процес Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні принципи конструювання нових некласичних автобалансуючих пристроїв (АБП) нечутливими до сил ваги, зокрема вперше усунено чутливість коригувальних вантажів (КВ) до сил ваги в некласичних АБП, шляхом встановлення другого КВ і накладання на їх рухи кінематичних в'язей, виділено ознаки, комбінаціями яких створюються АБП. Визначено технічні характеристики запропонованих АБП і КВ, що в них застосовуються, розроблено таблиці масо-інерційних характеристик КВ. На підставі розробленої математичної моделі ротора і АБП доведено працездатність пристроїв на зарезонансних швидкостях обертання у практично важливих випадках - якщо маса КВ набагато менше маси ротора, та ротора, що швидко обертається. Експериментально встановлено працездатність нових АБП за різних умов експлуатації ротора під час дії збурень різного походження. Встановлено, що на відміну від АБП прототипу, на зарезонансних швидкостях якість балансування ротора новим АБП не залежить від швидкості обертання ротора і не погіршується за умови зменшення швидкості.

  Скачати повний текст

Розроблено новий метод розв'язування просторових задач зв'язаної термопружності, заснований на методі Ф-розв'язків - ефективного методу дослідження зв'язаних термопружних полів в елементах просторових конструкцій, які подано плитами, послабленими наскрізним отвором, а також скінченними циліндрами. Встановлено, що метод зводить просторову задачу зв'язаної термопружності до добре вивчених систем сингулярних інтегральних рівнянь другого роду. Створено числові алгоритми та програмне забезпечення, які розв'язують нові задачі дослідження зв'язаних хвильових термопружних полів і виявляють вплив зв'язаності полів на амплітудно-частотні характеристики скінченних циліндрів і динамічну концентрацію напружень у плитах, послаблених наскрізним отвором. Показано необхідність використання узагальненої моделі зв'язаної термопружності для розрахунку на міцність конструкцій, створених з сучасних полімерних матеріалів з великими значеннями коефіцієнта зв'язаності полів.

  Скачати повний текст

Створено єдину теорію зрівноваження та віброзахисту роторів пасивними автобалансирами (АБП), зокрема: теорію твердих коригувальних вантажів (КВ) (умови, за виконання яких тверді КВ певної форми можуть зрівноважити ротор у певній площині корекції; приклади КВ, їх геометричні та масо-інерційні характеристики; кінематику руху КВ відносно ротора, відповідні схеми та методи зрівноваження та віброзахисту роторів; класифікацію АБП); наближений метод визначення умов настання автобалансування (критичних швидкостей, у разі переходу за яких втрачається чи настає автобалансування), одержані завдяки використанню методу умови зрівноваження пасивними АБП гнучких і жорстких роторів за різного закріплення. Розроблено єдиний методологічний підхід до поглибленого дослідження процесу зрівноваження та віброзахисту роторів пасивними АБП з твердими КВ, який містить два нових етапа: дослідження усталених рухів системи ротор - АБК, у яких КВ не припиняють рух відносно ротора; уточнення кількості та величини критичних швидкостей системи. Запропонований підхід застосовано для теоретичного й експериментального дослідження динаміки класичних (багатокультових і багатомаятникових) і нового розробленого некласичного АБП, з використанням якого досліджено: явища квазіперіодичних рухів системи ротор - АБП; залежність кількості та величини критичних швидкостей від положення КВ відносно ротора, дисбалансу, сил опору.

  Скачати повний текст

Експериментально встановлено основний механізм розсіювання енергії в тріщині нормального відриву, що не росте, а також функціональний взаємозв'язок між розсіюванням енергії в тріщині втоми та номінальним розмахом коефіцієнта інтенсивності напружень (КІН). Визначено закономірності зміни характеристики демфірування коливань консольного стрижня з крайовою тріщиною та пластини з наскрізною у широкому діапазоні зміни її параметрів. Удосконалено розрахункові моделі пружного тіла з тріщиною, що закривається та відкритою з використанням показників розсіювання енергії гістерезисного або нелінійного в'язкопружного типу, ефекта передчасного (пізнього) закриття тріщини, особливостей розподілу деформації в її околі, а також експериментально визначеної функціональної залежності розсіювання енергії у тріщині від номінального розмаху КІН. На підставі досліджень вільних і вимушених коливань моделей пружного тіла з тріщиною, що закривається, встановлено вплив виду та рівня демпфірування в системі, супутніх форм коливань та передчасного закриття на параметри нелінійних ефектів коливних процесів переміщення, прискорення та деформації за основного, супергармонічного та субгармонічного резонансів. Показано, що під час коливання стрижня з тріщиною, що закривається, у моменти її відкриття - закриття виникають супутні форми коливань, амплітуди яких залежать від розмірів і місця розташування тріщини. Встановлено, що нелінійні спотворення досліджених коливних процесів істотно нерівномірні за довжиною пружного тіла. Визначено умови виникнення псевдолінійних резонансів і запропоновано методи їх виключення за вібраційної діагностики елементів конструкцій. Виконано порівняльний аналіз чутливості вібраційних характеристик, а також демпфірування та параметрів нелінійних ефектів різних коливних процесів до наявності пошкодження. Сформульовано умови їх ефективного використання як діагностичних ознак пошкодження. Розроблено методологію оцінки дієвості застостування вібраційних методів для діагностики пошкодження деталей машин та елементів конструкцій з урахуванням впливу на його вібраційну характеристику реальних умов експлуатації на базі використання запропонованих експериментальних та аналітичних методів досліджень і встановлених закономірностей впливу параметрів локальної несуцільності матеріалу на зміну власних частот і форм коливання, характеристик демфірування та параметрів нелінійних ефектів за вільних і вимушених коливань пружних тіл.

  Скачати повний текст

Розроблено новий метод квазістатичних ітерацій для визначення власних частот і відповідних їм форм коливань пружних механічних систем. Показано, що даний метод є стійким щодо обчислювальних помилок, які обумовлені точністю обчислення ЕОМ, виявлено ефективність методу та пакету прикладних програм на основі розв'язку ряду тестових і прикладних задач. Встановлено параметр, який дозволяє оцінити динамічний стан дискового інструменту. Запропоновано метод розрахунку впливу аперіодичної сили на амплітуду вимушених коливань дискового інструменту.

  Скачати повний текст

Розв'язано нові ефективні підходи дослідження вільних нелініних коливань елементів тонкостінних конструкцій, які можуть бути представлені пологими оболонками та пластинами довільної форми. Один з запропонованих методів базується на спільному застосуванні теорії R-функцій, варіаційних методів, методів Бубнова - Гальоркіна та Рунге-Кутта. Цей метод дозволяє звести початково-нелінійну систему рівнянь руху пологої оболонки до задачі Коші для рівняння типу Дуффінга та її подальшого розв'язку. Для гнучких пластин зі складною геометрією запропоновано ще один підхід, який базується на апріорній лінеаризації співвідношень між деформаціями та переміщеннями, а також подальшому застосуванні ітераційного процесу. Побудовано та числово реалізовано алгоритм та відповідне програмне забезпечення у рамках системи POLE-RL, що містить постановки зазначеного класу задач, аналітичні вирази для обчислення елементів матриць Рітца, структури розв'язку, які задовольняють крайові умови, одержано аналітичні вирази для визначення коефіцієнтів звичайного нелінійного рівняння. Розв'язано нові задачі про нелінійні вільні коливання оболонок складної форми у плані різної кривини (циліндричних, сферичних і двоякої кривини), з різними типами межових умов. Досліджено вплив фізичних і геометричних параметрів на скелетні криві пологих оболонок і пластин.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі коливальних процесів поширених видів роторних систем, які дозволяють удосконалити методи й інструментарій комп'ютерного моделювання з метою ефективної організації досліджень, випробувань і вібродіагностування а також підвищення надійності роботи роторних систем. Створено нові та вдосконалено існуючі математичні моделі, застосовані для підготовки вихідних даних процесу розробки динамічних моделей, опису динамічних процесів роторів різних видів, а також методи обробки інформаційних масивів, одержаних завдяки проведенню вібродіагностування й оцінювання похибок циліндричних і конічних поверхонь, зокрема у разі аналізування бігових доріжок кілець підшипників кочення з використанням швидких перетворень Фур'є та розкладу в ряд за системою ортогональних перетворень Уолша - Адамара, Уолша - Пелі й Урлша - Качмажа. Розвинуто математичні моделі для визначення власних частот коливань багатомасових крутильних систем і коливань вала - ротора шпиндельного вузла металорізального станка. Розроблено та досліджено уточнену математичну модель роторної системи зубчастої передачі завдяки жорсткості зачеплення й опор з використанням порожнистих тіл кочення у опорних підшипниках. Спрощено математичну модель, яка використовується для визначення міцнісних характеристик електродвигуна з урахуванням опор ротора, статора та їх електромагнітної взаємодії. Розроблено математичну модель керування автномного електродвигуна й електродвигуна у складі приводу металорізального станка у процесі різання.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено єдиний теоретико-методологічний підхід щодо побудови та аналізу динаміки сучасних віброзахисних систем з котково-демпфірувальними пристроями типового ряду конструкцій, в якому аналітично враховано специфіку функціонування останніх. На основі розробленого підходу побудовано нові математичні моделі, що описують вимушені коливання віброзахисних систем з котковими гасниками зі сферичними та циклоїдальними виїмками для двох типів збудження: силового та кінематичного. Запропоновано аналітично-числовий метод визначення амплітудно-частотних характеристик для досліджуваного класу нелінійних віброзахисних систем за умови обмеження відносних амплітуд їх робочих тіл та без даних обмежень. Вперше аналітично одержано частоти та періоди вільних коливань робочих тіл коткових гасників нових конструкцій зі сферичними та з циклоїдальними виїмками за умови реалізації їх чистого кочення. Визначено фізичні умови реалізації кочення робочих тіл гасників без проковзування, на основі яких визначено та обгрунтовано частотний діапазон застосування останніх. Розроблено нову графічно-числову методику знаходження оптимальних величин параметрів настроювання коткових гасників, що впливають на динамічний стан несучих тіл. Створено нову математичну модель, що описує поздовжні вимушені коливання транспортної віброзахисної системи, обладнаної турнікетами з роликовими амортизаторами, під час її кінематичного збудження (типу зіткнення). Розроблено нову методику числового аналізу рівня вібронавантажень елементів транспортної системи. На її основі вперше встановлено конструктивний параметр роликових амортизаторів, величина якого визначає динамічний стан елементів транспортної віброзахисної системи за умов великих амортизаційних переміщень вантажів. Одержано залежності, що встановлюють взаємозв'язок між величиною зазначеного параметра роликових амортизаторів та рівнем динамічних навантажень на елементи транспортної віброзахисної системи.

  Скачати повний текст

Розглянуто ряд розрахункових систем (РС) для складання вібронавантажених конструкцій, які містять шаруваті тонкостінні елементи. Розвинуто методи декомпозиції та синтезу РС на основі нових методів модального синтезу. Розроблено комплексну РС дискретно-континуального типу, що уможливлює в адаптивному режимі вираховування напружень у шаруватих елементах, у місцях найбільшої їх концентрації у з'єднаннях. Наведено також один напівевристичний спосіб визначення динамічних характеристик шаруватих тонкостінних елементів, виготовлених із композиційних матеріалів. Уточнено РС для шаруватих тонкостінних елементів, отриманих на основі кінематичних гіпотез. На підставі простих і складних РС досліджено локальні напруження на краю шаруватої структури за різних умов її закріплення. Розв'язано задачу на визначення напружено-деформівного стану у з'єднаннях з еластичними вставками. Визначено жорсткості з'єднання - жорсткий штамп з пружною подушкою (із змінною областю контакту), пружне затиснення пластини та циліндричної оболонки.

  Скачати повний текст

Розроблено комплексну методику розрахунку вільних і вимушених коливань композитних конструкцій з елементами демпфіруючих в'язкопружних матеріалів, яка базується на скінченно-елементному моделюванні у просторі перетворень Фур'є. Запропоновано математичні моделі коливань композитних конструкцій для аналізу пасивного демпфірування та методи дослідження вільних і вимушених коливань за дії навантаження з довільним спектральним складом. Показано, що використання в'язкопружних демпфіруючих матеріалів є перспективним та ефективним шляхом формування задач проектування, оптимальних щодо максимального розсіяння енергії композитивних конструкцій.

  Скачати повний текст

Одержано рівняння нелінійних згинно-крутильних коливань стрижня довільного поперечного перерізу з урахуванням депланації. Зроблено припущення, що центри тяжіння та згину поперечного перерізу знаходяться у різних точках. Обгрунтовано дискретну модель стрижня з шістнадцятьма ступенями свободи. Дискретизацію проведено за методом Бубнова - Гальоркіна. Для дослідження нелінійних коливань лопаті вертольота використано метод нелінійних нормальних форм Шоу - П'єра у поєднанні з методом багатьох масштабів. Побудовано скелетні криві вільних коливань лопаті та поверхні нелінійних нормальних форм. Встановлено, що урахування депланації призводить до збільшення впливу нелінійної інерційності на коливання стрижня. З'ясовано, що у разі відсутності врахування депланації пріоритетного значення у коливному процесі набуває геометрична нелінійність. Досліджено нелінійні коливання руки маніпулятора як пружного стрижня. Одержано рівняння нелінійних просторових коливань стрижня з урахуванням умови нерозтяжності нейтральної лінії. Доведено, що скелетні криві вільних коливань є жорсткими, оскільки внесок геометричної нелінійності у коливання більший. Обгрунтовано можливість гасіння згинних коливань стрижня за допомогою ферми Мізеса. Розглянуто два види руху в нелінійній системі, які реалізують ефективне гасіння коливань. Виявлено можливість гасіння згинних коливань стрижня за допомогою суттєво нелінійного гасителя, який є окремим випадком ферми Мізеса. Для розрахунку рухів, які реалізують ефективне гасіння, застосовано метод нелінійних нормальних форм коливань Розенберга - Каудерера. Знайдено локалізовану форму нормальних коливань в конфігураційному просторі. Виявлено, що у даному режимі відбувається найбільш ефективне гасіння коливань. Розроблено метод напівактивного гасіння коливань. Одержано амплітудно-частотні характеристики систем з напівактивним гасителем, які свідчать про суттєве зниження амплітуд коливань.

  Скачати повний текст

Наведено результати створення принципово нових структур пасивних віброізолювальних пристроїв, в яких використано механічні елементи керування пружними характеристиками, що утворюють механічний зворотній зв'язок. Розроблено нову аксіоматичну теорію синтезу зазначених пристроїв. Розв'язано певні оригінальні задачі щодо організації керування їх пружними характеристиками. Досліджено вплив пасивних віброізолювальних пристроїв з механічним зворотнім зв'язком на коливні процеси, що виникають у механічних системах за типових та перехідних режимів руху, зокрема за умов резонансу. Розроблено рекомендації щодо застосування таких пристроїв. Виконано конструкційну реалізацію таких пристроїв й експериментально перевірено розвинуті теоретичні положення. Розроблено оригінальну методику їх розрахунків і випробувань.

  Скачати повний текст