Анотація до роботи:

Рябчиков М.Л. Основи теорії розрахунку та конструювання рідинонаповнених валів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.02 Машинознавство. - Харківський національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2003.

Дисертація присвячена розробці методів і засобів синтезу, розрахунку та проектування систем валів з внутрішнім керуванням рідиною, переважно для використання в новітніх фізико-хімічних технологіях. Обґрунтований принцип мінімізації прогинів оболонки вала. Створені напівемпірична модель визначення деформацій, а також методи проектування валів з підвищеною жорсткістю оболонки. Розроблені методи визначення раціонаальних параметрів руху рідини в рідинонаповнених валах з умови мінімізації динамічних навантажень. Запропонована система методів по енергозбереженню при проектуванні та експлуатації вказаних валів. Розроблені принципи створення і методи проектування систем подачі рідини в обертальні елементи машин. Створена система структурно - функціональних ознак, що характеризують усі рідинонаповнені вали, як єдиний об’єкт. Запропоновані методи об’єднання ознак з метою створення валів з новими властивостями.

На основі проведених комплексних досліджень розв’язана 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.

1. Проведено морфологічний аналіз рідинонаповненого вала, що випливає з закономірностей його будівлі. На основі складеного списку характерних параметрів побудовані часткові рішення, що реалізуються в конкретних типах рідинонаповнених валів і барабанів. Побудовано морфологічні карти, за допомогою яких визначені функціональні цінності можливих сполучень основних ознак, на основі чого передбачена поява пристроїв з новими якостями ( з перемінним прогином, з перемінної по довжині температурою).

2. 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 об'єднання, що дозволяють шляхом логічного синтезу одержати пристрої з новими якостями.

3. Введено й обґрунтований принцип мінімального середнього прогину контактного шару рідинонаповненого вала для забезпечення найкращої якості продукції. Принцип є основою для оптимального проектування рідинонаповнених пристроїв.

4. Побудовано математичну напівемпіричну модель рідинонаповненого вала, як складної пружної системи, у якій прогини обчислюються шляхом чисельно-аналітичного рішення диференціальних рівнянь, а граничні умови визначаються експериментально. Отримано теоретичні залежності для визначення прогинів робочих шарів рідинонаповнених валів з урахуванням коливань і динамічних навантажень у перехідних режимах.

5. Розроблено методологію й алгоритми вибору основних параметрів рідинонаповнених валів на основі критерію мінімізації прогинів контактного шару. 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.

6. 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.

7. Створено систему принципів економії енергії при проектуванні, виготовленні й експлуатації рідинонаповнених валів і значно розвиті методи раціонального проектування валів зі зниженими енерговитратами, що дозволяють знизити енергоємність устаткування і підвищити економічні показники валів на етапі їхнього проектування, виготовлення й експлуатації.

8. 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. Показано, що для довгих валів раціональної є центральна подача, що забезпечує менші динамічні навантаження. Для коротких валів раціональної є значення коефіцієнта співвідношення діаметра вала до довжини 0,7...0,8, при якому динамічні характеристики приблизно однакові.

9. Сформульовано принципи побудови систем автоматизованого проектування валів з рідинним керуванням. Розроблено пакети прикладних програм для оптимального автоматизованого проектування систем валів з рідинним керуванням, у результаті виконання яких на основі вихідних параметрів будуються реальні робочі креслення з висновком на плотер.

10. Запропоновано формалізовані методи аналізу, синтезу й оптимізації конструкцій рідинонаповнених валів, спрямовані на поліпшення технологічних параметрів їхнього виготовлення, які дозволяють запобігти підвищені вібрації і погрішності обробки при виготовленні зазначених валів. Розроблено методику визначення технологічних режимів їхнього виготовлення з умови забезпечення мінімального допуску, базуючись на принципі мінімального середнього прогину.

11. Загальні властивості структур конструкцій відбиваються у певних частинних закономірностях, що діють у межах даної теорії, що доцільно враховувати при конструюванні конкретних валів. Подібні закономірності сформульовані для деяких окремих випадків рідинонаповнених пристроїв: барабана з рідинним охолодженням, вала з гідравлічним керуванням прогину, валка з рідинним підігрівом, вала з регульованими рухливими елементами.

12. Результати системного проектування конструкцій рідинонаповнених валів і барабанів і експериментальні дослідження, проведені в лабораторних і промислових умовах, підтвердили високу ефективність запропонованих методів і технологій оптимального проектування пристроїв з рідинним регулюванням, що дозволяє рекомендувати розроблену теорію рідинонаповнених валів для застосування в різних галузях промисловості, насамперед зв'язаних з новітніми фізико-хімічними технологіями.

Публікації автора:

1. Рябчиков Н.Л., Оболенская Т.А., Безбородов С.М., Лазаренко В.И. Формирование профиля полимерных пленок при каландрировании на жидконагревательных барабанах // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. – 1999. - Выпуск 43. - С. 144-148.

Здобувачем розроблені математичні моделі, використаний принцип мінімізації прогинів.

2. Рябчиков Н.Л. Рациональные системы подвода жидкости в жидконаполненые барабаны в технологических процессах обработки пленочных материалов // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. – 1999. - Выпуск 44. - С.41-43.

3. Рябчиков Н.Л. Оптимизация методов изготовления жидконаполненных барабанов исходя из требований статической и динамической жесткости // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. – 1999. - Выпуск 45. - С.39-42.

4. Рябчиков Н.Л. Выбор рациональных схем подачи жидкости в валах с гидравлической поддержкой // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. – 1999. -Выпуск 47. - С.40-42.

5. Рябчиков М.Л. Концепція рідинонаповнених барабанів для обробки рулонних матеріалів у легкій промисловості // Вісник технологічного університету Поділля. – 1999. - № 3. – С. 50-53 .

6. Рябчиков М.Л. Теорія та практика створення рідиноохолоджувальних пристроїв у технологічних процесах обробки рулонних матеріалів // Вісник технологічного університету Поділля. – 1999. - № 4. - Частина 2. – С. 16-18.

7. Рябчиков М. Динаміка перехідних процесів та оптимізація рідинонаповнених барабанів // Машинознавство (Державний університет “Львівська політехніка”). – 1999. - №11. - С.22-24.

8. Рябчиков М.Л. Конструювання рідинонаповнених барабанів з врахуванням енергозберігання // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. – 2000. - Выпуск 78. - С. 25-26.

9. Рябчиков М.Л. Керування температури рулонного матеріалу на барабанних пристроях // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 79. - С. 48-50.

10. Рябчиков Н.Л., Седов И.Б., Кислов А.Г. Некоторые проблемы обработки рабочих барабанов с длинными цапфами // Вестник Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета. -Харьков: ХГАДТУ. – 2000. - Выпуск 11. - С.41-44.

Здобувачем запропонований комплекс заходів, що забезпечують високоякісне виготовлення рідинонаповнених валів і барабані в умовах реального виробництва.

11. Рябчиков М.Л., Сєдов І.Б., Маніна Н.Є. Визначення ефективних режимів охолодження листових матеріалів при їх обробці // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 82. - С. 69-73.

Здобувачем розроблена теорія енергозбереження при роботі охолоджуючих валів.

12. Рябчиков М.Л. Створення довільного профілю прогинів вала засобами гідродинамічного регулювання // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 83. - С. 34-37.

13. Рябчиков М.Л. Особливості регулювання валів з регулюємим прогином на гідравлічній підтримці // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 111. - С. 67-73.

14. Рябчиков М.Л., Матюхова А.Л. Засоби подавання рідини в обертальні елементи машин в умовах вакуумної металізації // Наукові нотатки (Луцький державний технічний університет). -Луцьк: ЛДПУ. - 2000. - С.214-219.

Здобувач розробив методику визначення температурних деформацій у цапфах валів, синтезував новий пристрій для подачі кріогенних рідин в обертальні елементи машин.

15. Рябчиков М.Л., Кондратенко Н.О. Виробництво пакувальних матеріалів і проблеми енергозбереження // Коммунальное хозяйство городов (Харківська державна академія міського господарства) –К.: Техніка. – 2000. - Выпуск 25. -С. 218-221.

Здобувач розробив математичне забезпечення статистико – ймовірного методу енергозбереження при роботі рідинонаповнених валів, розробив плани проведення експериментальних досліджень.

16. Рябчиков М.Л. Визначення жорсткості опор рідинонаповнених пристроїв методом муарових смуг // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 117. - С. 29-31.

17. Рябчиков М.Л., Хасанова К.С. Експериментальні дослідження витрат при роботі рідиноохолоджуючих барабанів // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 118. - С. 23-24.

Здобувачем розроблена система кваліметричних ознак продукції, що виробляється при використанні рідинонаповнених валів, побудований план експерименту проведений комплекс досліджень, що визначає співвідношення якості і енерговитрат.

18. Рябчиков М.Л. Вплив жорсткості опор валів з гідравлічним керуванням на профіль прогинів // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 119. - С. 28-30.

19. Рябчиков М.Л. Про можливість створення барабанів із змінною по довжині температурою // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 124. - С. 76-80.

20. Рябчиков М.Л., Резниченко М.К. Вібрації у прямокутних пружних каналах для проходження рідини // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ. - 2000. - Выпуск 128. - С. 115-121.

Здобувачем обґрунтовані методи розрахунку перехідних процесів, що відбуваються у каналах рідинонаповнених валів.

21. Рябчиков М.Л., Смирнов І.П. Проблеми виготовлення і обробки тонкостінних технологічних барабанів // Вісник технологічного університету Поділля. – 2000. - № 6. - Частина 3 (27). – С. 109-112.

Здобувач використав розроблений напівемпіричний метод визначення деформацій для визначення технологічних процесів обробки тонкостінних рідинонаповнених валів і барабанів.

22. Рябчиков Н.Л., Евсюкова Л.О. Некоторые особенности деформирования оболочечных конструкций при асимметричном нагружении // Науковий вісник будівництва (Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури). - Харків: ХДТУБА. – 2001. - Вип.12. - С.150-153.

Здобувачем описані відомі методи навантаження рідинонаповнених валів, обґрунтована методика визначення деформацій в системах таких валів на основі розроблених у дисертації методів.

23. Рябчиков М.Л., Резниченко М.К. Побудова машин для новітніх технологічних процесів обробки пакувальних матеріалів // Коммунальное хозяйство городов (Харківська державна академія міського господарства). – К.: Техніка. – 2001. - Выпуск 30. - С.259-261.

Здобувачем обґрунтована система уніфікації рідинонаповнених валів для використання у новітніх фізико-хімічних процесах.

24. Рябчиков Н.Л., Резниченко Н.К., Фалеева Е.Н. Методы трехмерного моделирования в автоматизированном проектировании валов и барабанов // Вісник національного технічного університету «ХПІ». -Харків: НТУ «ХПІ».- 2001. - №6. - С.214-218.

Здобувач описав систему ознак рідинонаповнених валів, обґрунтував теорію їх оптимального розрахунку, побудував комплекс алгоритмів для побудови тримірних зображень валів.

25. Рябчиков М.Л., Резниченко М.К., Богданова Г.В. Експериментальні дослідження барабанів з охолодженням рідиною // Вісник національного технічного університету «ХПІ». -Харків: НТУ «ХПІ». - 2001. - №15. - С. 96-100.

Автором дисертації розроблена методика і план повного двофакторного експерименту для дослідження деформацій рідинонаповнених валів.

26. Рябчиков М.Л., Оболенська Т.О., Мельниченко О.А. Ефект зворотних деформацій при асиметричному навантаженні циліндричних оболонок // Коммунальное хозяйство городов (Харківська державна академія міського господарства). –К.: Техніка. – 2001. - Выпуск 33. - С.75-79.

Здобувачем винайдений парадокс зворотних деформацій при навантаженні рідинонаполвнених валів на основі розробленої їм теорії.

27. Рябчиков Н.Л., Седов И.Б., Кислов А.Г. Динамика переходных процессов в валах с гидравлическим управлением подвижными элементами // Вестник Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета. -Харьков: ХНАДУ. – 2001. - Выпуск 15-16. - С. 27-30.

Здобувачем повністю розроблена методика визначення динамічних навантажень у вказаних пристроях.

28. Рябчиков Н.Л., Челышева С.В. Проблемы построения САПР систем подачи жидкости во вращающиеся элементы машин // Вісник національного технічного університету «ХПІ». -Харків: НТУ «ХПІ».– 2002. - №20. – С.97-102.

Здобувачем розроблені алгоритми і програми автоматизованого проектування систем подачі рідини в обертальні елементи машин на базі розроблених їм методик.

29. Рябчиков М.Л., Оболенська Т.О., Мельниченко О.А. Особливості розрахунків на міцність валів з гідравлічним керуванням // Вісник національного технічного університету «ХПІ». -Харків: НТУ «ХПІ».– 2003. - №8. – т.3. - С.67-72.

Здобувачем розроблені основні математичні моделі розрахунків кільцевих елементів рідинонаповнених валів з переважним регулюванням прогину в умовах асиметричних навантажень.

30. Рябчиков М.Л. Побудова загальної теорії рідинонаповнених валів на основі системи морфологічних ознак // Вісник національного технічного університету «ХПІ». -Харків: НТУ «ХПІ».– 2003. - №9. – т.1. - С.57-62.

31. Спосіб обробки тонких оболонок: Патент України на винахід 44448А, МКІ В29В1/00 / Рябчиков М.Л., Смирнов І.П. № 2001021396; заявлено 28.02.2001; Опубл. 15.02.2002; Бюл.№ 1. – 2с.

Здобувач сформулював вимоги, які пред’являються до поверхні рідинонаповнених валів, запропонував спосіб їх обробки у наповненому становищі.

32. Бизюков А.А., Бобков В.В., Рябчиков Д.Л., Рябчиков Н.Л., Целуйко А.Ф., Юнаков Н.Н. Вакуум-плазменное нанесение покрытий на рулонные матераиалы // Вопросы атомной науки и техники (Харьковский физико - технический нститут). - Харьков: ННЦ ХФТИ. – 1998. - Выпуск 4(5), 5(6). - С.93-95.

Здобувачем повністю виконана частина, присвячена проектуванню рідинонаповнених валів.

33. Рябчиков Н.Л., Рябчиков Д.Л., Бобков В.В., Безбородов С.Д. Охлаждение рулонных материалов в установках вакуумной металлизации // Вісник харківського університету. Серія фізична.” Ядра, частинки, поля”. -Харків: ХДУ. – 1998. - № 421. - С. 205-208.

Здобувачем розроблена методика проектування валів з охолодженням рідиною, обґрунтовані вимоги до поверхні валів, сформульовані вихідні дані для розрахунку.

34. Безбородов С.Н., Рябчиков Н.Л., Рябчиков Д.Л. Оптимизация обечаек лентопротяжных барабанов на этапе изготовления // Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сборник научных трудов ХГПУ. – Харьков: ХГПУ. – 1998. - Выпуск 6. - Часть четвертая. - С. 4-7.

Здобувачем запропоновані кроки до розрахунку оптимальних режимів обробки валів з тонкими оболонками, побудована математична модель.

35. Рябчиков М.Л., Безбородов С.М. Деякі питання проектування пристроїв для відведення теплових потоків в процесах обробки полімерних плівок та штучних шкір // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Збірник наукових праць. – К.: Фада ЛТД. – 1999. - Випуск № 5. - С. 328-331.

Здобувачем розроблена методика раціонального проектування рідинонаповнених пристроїв, обґрунтовані вимоги до них і вихідні параметри при проектуванні.

36. Макушенко Т.В., Рябчиков Н.Л., Чепурко И.П. Энергосбережение при сборке соединений деталей машин посредством учета вероятностного характера рассеяния технологических параметров // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Збірник наукових праць. – К.: Фада ЛТД. – 1999. - Випуск № 6. - С. 121-124.

Здобувачем розроблена математична модель формування оптимального співвідношення якість продукції – енерговитрати.

37. Рябчиков Н.Л. Привод челнока: Препр. / Украинская информационная корпорация УКРИТИ. ХЦНТИЭИ; ИЛ 28-94. –Харьков: 1994. – 3 с.

38. Лазаренко В.І., Рябчиков М.Л., Савіна В.А. Основи технічної механіки. Програма для навчальних закладів ІІІ рівня акредитації.: Препр. / Міністерство енергетики та електрифікації України. Управління кадрів і соціальних питань. Навчально-методичний кабінет. - К: 1996. –27 с.

Здобувачем наряду з іншими питаннями конструювання деталей машин запропоновано розглядати питання конструювання рідинонаповнених валів у загальній програмі курсу.