Основи теорії розрахунку та конструювання рідинонаповнених валів - Автореферат

Типовими елементами таких виробництв є різноманітні пристрої, що обертаються вали, вальці, барабани, до яких зараз предявляються нові вимоги: підвищення якості за рахунок регулювання прогинів, температур і інших факторів по довжині, можливість роботи у спеціальних умовах (вакуум, спеціальні середовища та ін.), вимоги по економії енергетичних і інші вимоги при виробництві та експлуатації. Робота виконувалась відповідно до державної науково-технічної програми “Підвищення надійності і довговічності машин і конструкцій”, Урядової програми “Україна-2010” (проект 4 - “Технологія і технічне оновлення виробництва”), державного інноваційного проекту № 6396-22/42 “Організація виробництва харчової упаковки з впровадженням технологій плазмохімічної обробки і вакуум-плазмового нанесення тонких покрить”, планами держбюджетних НДР Української інженерно-педагогічної академії № 0/2 “Дослідження питань механіки рідинонаповнених барабанів”, номер державної реєстрації 0104U0943, № 3/3 “Побудова систем автоматизованого проектування обертальних елементів машин”, номер державної реєстрації 0104U0941. побудувати теоретичні методи розрахунку рідинонаповненого валу з врахуванням принципів раціонального проектування, особливостей їх конструкції, визначити основні теоретичні залежності функціональних параметрів валів від конструктивних параметрів; розробити методи роботи рідинонаповнених валів у режимах, повязаних з додатковою подачею рідини у внутрішні порожнини, на основі чого визначити фактори, що впливають на якість роботи валів у цих режимах, розробити методи раціонального конструювання з урахуванням додаткових навантажень, що виникають при цьому; створити формалізовані методи аналізу конструкції рідинонаповненого валу, на основі чого розробити методи синтезу рідинонаповнених валів з новими властивостями, розробити технологічні методи виготовлення валів, враховуючи необхідність забезпечення основних принципів їх ефективної роботи;Вали з керуванням рідиною використовуються під різними назвами у різних галузях промисловості, але не мають єдиної підходу при розрахунку та проектуванні. У свою чергу розвязання цих задач дозволить сформувати систему структурно - функціональнихих ознак рідинонаповнених валів, що характеризують часткові рішення і сформувати наукову теорію у вигляді аксіом, ознак, системи основних принципів і правил їх обєднання, що дозволяють одержати пристрої з новими якостями. Швидкість хвилі збурення у загальному випадку визначається, як , (1) де Y - обємний модуль пружності рідини, що рухається у валі, kg - жорсткість каналу вала, яким рухається рідина, W - площа поперечного перерізу каналу для руху рідини, b - ширина каналу, r - густина рідини. У перехідних процесах деформації валу визначаються хвилею збурення, яка йде каналами для рідини при раптовому підвищенні витрат рідини. У відповідності до принципу руху рідини усередині вала були виділені такі основні принципи: одягання оболонки на повздовжні перегородки, одягання оболонки на гвинтові перегородки (обидва ці принципи можуть передбачати вільне одягання оболонки та посадку з натягом), канали у валі та канали між оболонкою вала та осердям.На основі проведених комплексних досліджень розвязана важлива науково-технічна проблема, що складається в розробці теоретичних основ проектування рідинонаповнених валів, дослідженні, аналізі і створенні нових систем валів з рідинним регулюванням переважно для новітніх фізико-хімічних технологій, що забезпечують їхню високу технічну конкурентноздатність. Побудовано наукову теорію рідинонаповнених валів у виді системи основних ознак (переважний параметр при регулюванні, особливості розрахунку, принципи руху рідини через вал, принципи подачі рідини, принципи економії енергії) і правил їхнього обєднання, що дозволяють шляхом логічного синтезу одержати пристрої з новими якостями. Теоретично обґрунтовані методи, що впливають на зниження рівня деформацій у валах: надягання оболонки на сердечник з натягом у валах з охолодженням рідиною, зменшення жорсткоості опор і вибір оптимального співвідношення розмірів для валів з регулюванням прогину, вибір раціонального розташування і кількості каналів у валах з нагріванням. Виявлено парадокс появи зворотних деформацій у валах з гідравлічною компенсацією прогину, знання якого дозволяє запобігти негативних ефектів при проектуванні валів для новітніх фізико-хімічних технологій, а також доведене існування методів подолання цього парадокса з метою створення працездатних конструкцій валів усього розмірного діапазону. Доведено принципову залежність динамічних прогинів рідинонаповнених валів у перехідних режимах від методу подачі рідини у вал, що дозволило створити методи раціонального проектування засобів подачі рідини для різних систем валів.

2. Основний зміст роботи