Анотація до роботи:

Панченко А.І. Розвиток наукових основ проектування планетарних гідромашин з заданими вихідними характеристиками. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Харківський національний технічний університет, м. Харків, 2006.

Дисертація присвячена проектуванню планетарних гідромоторів з заданими вихідними характеристиками. Розроблено математичну модель планетарного гідромотора у складі гідроагрегата, що дозволяє досліджувати динамічні процеси, які відбуваються в елементах гідроагрегата з урахуванням конструктивних особливостей витискувального та розподільного блоків планетарного гідромотора. Розроблено комплексний критерій, обґрунтовано граничні умови, які дозволяють визначити реальне значення кутової швидкості вала гідромотора у складі гідроагрегата. Розроблено методику з елементами багатокритеріальної оптимізації, що дозволяє проектувати гідроагрегат із планетарним гідромотором за заданими вихідними характеристиками. Отримано математичні моделі, які описують зміну вихідних параметрів планетарного гідромотора в зоні найвищого значення загального ККД гідроагрегата. Розроблено ряд уніфікованих планетарно-роторних гідромоторів, новизна яких захищена авторськими посвідченнями і патентами.

Дисертаційна робота присвячена рішенню важливої науково-практичної проблеми дослідження робочих процесів витискувального і розподільного блоків, вихідних характеристик планетарного гідромотора на базі розробки їх більш повних математичних моделей. Основні наукові результати, положення і висновки полягають у наступному:

1. Виконаний аналітичний огляд літературних джерел, присвячений конструкціям і математичним моделям планетарних гідромоторів у складі гідроагрегатів мобільної техніки та виявленню ряду неврахованих факторів, забезпечив розробку більш повних математичних моделей у частині:

- компресії і декомпресії, стискальності робочої рідини в робочих порожнинах насоса і гідромотора;

- двофазності робочої рідини, що істотно знижує її об'ємний модуль пружності в зонах зниженого тиску;

- обмежень руху запірно-регулюючого елемента запобіжного клапана, що відображають фактичні особливості його кінематики і динаміки;

- погрішності форми контуру деталей витискувального блоку, коливань діаметрального зазору між витискувачами, зміни площі прохідного перетину розподільного блоку планетарного гідромотора та ін.

2. Розроблена математична модель планетарного гідромотора у складі гідроагрегата дозволяє досліджувати динамічні процеси з урахуванням конструктивних особливостей розподільного і витискувального блоків планетарного гідромотора та може бути використана для дослідження гідроагрегатів активних робочих органів дорожньої, будівельної, сільськогосподарської та іншої мобільної техніки. Розроблено математичний апарат для визначення робочого об’єму гідромашин з циклоїдальною формою витискувачів, який дозволяє досліджувати процес зміни площ робочих камер, а також визначити кількість робочої рідини, що подається в кожну робочу камеру витискувачів.

3. Параметричними дослідженнями встановлено, що наявність погрішності форми витискувачів у серійних планетарних гідромоторах, характеризується коливаннями діаметрального зазору і зменшує на 7...10% значення крутного моменту серійного гідромотора у порівнянні з модернізованим. Моделюванням процесу зміни технічного стану планетарного гідромотора встановлено, що граничний стан гідромотора з модернізованим витискувальним блоком наступає при значеннях діаметрального зазору рівних мм, що в 3 рази перевищує граничні значення для серійного витискувального блоку ( мм). Дослідження динаміки зміни об'ємних витрат торцевої розподільної системи планетарного гідромотора показали, що при однакових початкових умовах моделювання, витоки в гідромоторі з модернізованим розподільним блоком на 3,4% нижче, ніж у серійного гідромотора, а об'ємний ККД на 2,5% вище, що пояснюється нераціональним проектуванням серійного розподільного блоку.

4. Встановлено, що конструктивні особливості серійного гідромотора впливають на динаміку зміни його вихідних параметрів у складі гідроагрегата навіть при відсутності зовнішніх збурюючих впливів. Коливання діаметрального зазору, викликаного наявністю погрішності форми витискувачів, значно впливає на пульсацію крутного моменту до 34%. Нераціональне проектування розподільного блока викликає пульсацію тиску в нагнітальній магістралі гідроагрегата і крутного моменту до 10% у період розгону і до 18% - у сталому режимі, і як наслідок, при розгоні гідроагрегата спостерігаються пульсації робочої рідини, підведеної до гідромотора до 30%. Проведені дослідження впливу конструктивних особливостей модернізованого гідромотора на динамічні характеристики гідроагрегата показують, що всі вихідні характеристики моделюємого гідроагрегата не мають пульсацій.

5. Вплив зовнішніх збурюючих впливів (пульсацій подачі насоса і коливань навантаження) на динамічні характеристики гідроагрегата з планетарним гідромотором показують, що використання пасивного гасителя пульсацій об’ємом 5000см³, дозволяє в 2,3 рази знизити піки тиску і крутного моменту при пуску як серійного так і модернізованого гідромоторів, працюючих у складі гідроагрегата.

6. Розроблена методика оптимізації, дозволяє проектувати планетарні гідромотори із заданими вихідними характеристиками у складі гідроагрегата. Як параметри оптимізації, для гідроагрегата активних робочих органів мобільної сільськогосподарської техніки, обрані параметри настроювання запобіжного клапана, а як критерії оптимізації - відхилення тиску та кутової швидкості від заданих. З погрішністю - для тиску та - для кутової швидкості, відповідно отримано оптимальні значення параметрів жорсткості пружини Н/см, її попереднього стиску - см і позитивного перекриття золотника - см.

7. У результаті проведених стендових досліджень отримано рівняння регресії, що описують зміну вихідних параметрів планетарного гідромотора в діапазоні зміни перепаду тиску МПа, витрати робочої рідини л/хв, частоти обертання хв^-1, зазору між вікнами розподільного блоку і погрішності форми витискувачів при використанні двох додаткових розподільних вікон. Експериментальними дослідженнями гідроагрегата з гідромоторами планетарного типу встановлено, що найбільш доцільними режимами експлуатації насоса, є зміни параметрів регулювання в межах , а перепаду тиску робочої рідини в діапазоні МПа. Умовою забезпечення високого ККД планетарних гідромоторів є їх робота в діапазоні зміни відносних частот обертання і перепаду тиску МПа. При цьому загальний ККД гідроагрегата дорівнює . Розроблено спеціальну програму, що дозволяє визначити адекватність теоретичних і експериментальних досліджень, виражених відповідними кривими, за критерієм Фишера. За допомогою програми підтверджена адекватність розробленої математичної моделі натурному зразку з достатньої для практики точністю.

8. На підставі комплексних досліджень в області розрахунку, проектування, виготовлення та експлуатації гідромашин обертальної дії, розроблено сімейство уніфікованих планетарно-роторних гідромоторів з поліпшеними вихідними характеристиками (загальний ККД збільшився на 8…12%), з номінальною настановною потужністю 6,5, 11, 22 і 33 кВт, відповідно, технічна новизна яких захищена 3 авторськими посвідченнями і 3 патентами. Розроблена методика проектування торцевого розподільного блока дозволяє використовувати його в якості торцевого ущільнення вихідного кінця вала, поліпшуючи тим самим вихідні характеристики проектованого планетарного гідромотора, а також розширюючи його функціональні можливості (розробка гідромоторів з регульованим об’ємом, підвищення в 2 рази потужності гідромотора і т.д.). Використання розроблених гідромоторів у складі гідроагрегатів активних робочих органів і ходових систем мобільної сільськогосподарської техніки дозволить зменшити на 15..25% металоємність і на 20..30% витрати палива як нової так і модернізованої мобільної сільськогосподарської техніки, а також скоротити час на її проектування. Розроблено ряд пристосувань і пристроїв, технічна новизна яких, захищена 5 авторськими посвідченнями, що дозволяють підвищити якість виготовлення деталей і вузлів планетарних гідромашин.

Розроблено стенд для випробувань сімейства уніфікованих рядів високомоментних гідромоторів, що дозволяє проводити випробування планетарних гідромоторів різної потужності. Розроблено методичні рекомендації з проектування планетарних гідромашин, методи і засоби для контролю точності їх виготовлення, які впроваджено на ВАТ «Бердянськсільмаш», ВАТ «Ямпільський приладобудівний завод», АТ «Хідроінпекс», а також використовуються в навчальному процесі при вивченні дисципліни «Трактори і автомобілі» (гідропривід сільськогосподарської техніки), а також при курсовому і дипломному проектуванні.

Публікації автора:

1. Дидур В.А., Панченко А.И. Планетарно-роторные гидромоторы. /Брошюра «Ваш надежный партнер в обеспечении качества ремонта гидроаппаратуры», Изд. АПН СССР. – Запорожье-Мелитополь. – 1991. – с.15-18.

Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

2. Панченко А.И., Кюрчев В.Н., Волошина А.А., Крутиков А.С. Моделирование процесса распределения жидкости в планетарной гидромашине. //Збірник наукових праць ХДПУ.– Харьків. – 1999. – с.224-230.

Здобувачем обґрунтовано розрахункові схеми, математичні моделі та параметричні дослідження гідроагрегата і його елементів.

3. Панченко А.И., Кюрчев В.Н., Обернихин П.В. Результаты моделирования процесса перемещения жидкости в планетарных гидромашинах. //Труды ХГТУСГ. – Харьков. – 1999. – с.239-243.

Здобувачем обґрунтовано розрахункові схеми і математичні моделі гідроагрегата і його елементів.

4. Панченко А.И., Кюрчев В.Н., Волошина А.А., Крутиков А.С. Увеличение пропускной способности распределительных систем. //Труды ТГАТА. – Мелитополь. – 1999. – Вып.2. – Т.9. – с.86-90.

Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

5. Панченко А.И. Гидрообъемный привод движетелей колесной техники с планетарно-роторными гидромашинами. //Труды ТГАТА. – Мелитополь. – 1999. – Вып.2. – Т.10. – с.84-90.

6. Панченко А.И., Кюрчев В.Н., Обернихин П.В. Проектирование гидроприводов мобильных энергетических средств. //Труды ТГАТА. – Мелитополь. – 1999. – Вып.2. – Т.11. – с.31-35.

Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

7. Панченко А.И., Кюрчев В.Н., Волошина А.А., Милаева И.И. Методика увеличения пропускной способности распределительных систем планетарных гидромашин. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2000. – Вип.1. – Т.15. – с.31-39.

Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

8. Панченко А.І. Енергетичний гідропривод сільськогосподарського призначення. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2000. – Вип.2. – Т.17. – с.21-25.

9. Панченко А.І., Оберніхін П.В., Кумпан В.К., Федосов В.Н., Гуйва С.Д. Тенденції розвитку приводів мобільної сільськогосподарської техніки. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2001. – Вип.2. – Т.19. – с. 18-22.

Здобувачем обґрунтовано системний підхід при аналізі питомих показників гідромашин.

10. Панченко А.І., Волошина А.А., Золотарев О.Ю., Тітов Д.С. Перспективи гідрофікації мобільної сільськогосподарської техніки. //Промислова гідравліка і пневматика. – 2003. – №1. – с.71-74.

Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

11. Панченко А.И., Кюрчев С.В., Кумпан В.К., Обернихин П.В. Определение потерь в гидромоторах, применяемых в приводах активных рабочих органов сельхозмашин. //Вісник ХДТУСГ. – Харьков. – 2003. – Вип.17. – с.259-264.

Здобувачем обґрунтовано системний розгляд кінематики і динаміки роботи планетарних гідромашин при розробці методів розрахунку та проектування.

12. Панченко А.И., Федосов В.Н., Волошина А.А., Титов Д.С. К вопросу о проектировании распределительных систем планетарных гидромашин. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2003. – Вип. 12. – с.34-40.

Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

13. Панченко А.И. Исследование влияния геометрических параметров распределительных систем на их функциональные показатели. //Промислова гідравліка і пневматика. – 2005. – №4(10). – с.102-112.

14. Панченко А.И., Милаева И.И., Обернихин П.В., Титов Д.С. Преобразователи энергии потока жидкости, применяемые в силовых гидроприводах. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2005. – Вип. 29. – с.47-58.

Здобувачем обґрунтовано системний підхід при аналізі питомих показників гідромашин.

15. Панченко А.І. Гідромашини для приводу активних робочих органів та ходових систем мобільної сільськогосподарської техніки. //Техніка АПК. – 2006. – №3. – с.11-13.

16. Панченко А.И., Кюрчев С.В., Милаева И.И. Математическая модель насосного элемента гидроагрегата. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2006. – Вип. 35. – с.64-69.

Здобувачем обґрунтовано розрахункові схеми і математичні моделі гідроагрегата і його елементів.

17. Панченко А.И., Волошина А.А., Гуйва С.Д. Математическая модель гидромотора привода активных рабочих органов мобильной техники. Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2006. – Вип. 36. – с.165-169.

Здобувачем обґрунтовано розрахункові схеми і математичні моделі гідроагрегата і його елементів.

18. Панченко А.І., Волошина А.А., Тітов Д.С. Математична модель гідроагрегату для приводу активних робочих органів мобільної сільськогосподарської техніки. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2006. – Вип. 37. – с.53-66.

Здобувачем обґрунтовано розрахункові схеми і математичні моделі гідроагрегата і його елементів.

19. Панченко А.И., Волошина А.А., Милаева И.И., Титов Д.С. Исследование влияния геометрических параметров распределительных систем на функциональные параметры планетарных гидромоторов. //Праці ТДАТА. – Мелітополь. – 2006. – Вип. 38. – с.45-55.

Здобувачем обґрунтовано системний підхід при аналізі питомих показників гідромашин.

20. Дидур В.А., Крылов В.В., Леонова А.В., Панченко А.И. Определение установившейся скорости вала планетарного гидромотора. //Механизация и электрификация сельского хозяйства. – К. 1988. – Вып. 68. – с.23-25.

Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

21. Дидур В.А., Панченко А.И., Кожухарь В.А. Обоснование диагностируемых параметров планетарных гидромашин. //Техника в сельском хозяйстве. – 1990. – №4. – с.54-56.

Здобувачем обґрунтовано системний підхід при аналізі питомих показників гідромашин.

22. Панченко А.И., Волошина А.А. Повышение эксплуатационной эффективности планетарных гидромашин. //Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. – Кіровоград. – 1996. – Вип. 24-26. – с.152-155.

Здобувачем обґрунтовано системний підхід при аналізі питомих показників гідромашин.

23. Панченко А.И. Гидрообъемные трансмиссии мобильной сельскохозяйственной техники. //Труды ТГАТА. – Мелитополь. – 1997. – Вып.2. – Т.1. – с.49-53.

24. Панченко А.И., Волошина А.А. Оптимизация геометрических параметров торцевых распределительных систем. //Труды ТГАТА. – Мелитополь. – 1997. – с.113-115.

Здобувачем обґрунтовано системний розгляд кінематики і динаміки роботи планетарних гідромашин при розробці методів розрахунку та проектування.

25. Панченко А.И., Баев С.И., Грингауз Е.Б. Оптимизация геометрии рабочего профиля вытеснителей планетарных и героторных машин. //Труды ТГАТА. – Мелитополь. – 1998. – Вып.2. – Т.4. – с.56-60.

Здобувачем обґрунтовано системний розгляд кінематики і динаміки роботи планетарних гідромашин при розробці методів розрахунку та проектування.

26. Панченко А.И., Кюрчев В.Н. Моделирование динамических процессов происходящих в гидроприводах мобильной техники. //Механіка та машинобудування. – Харків. – 1998. – №2. – с.161-167 (для СП).

Здобувачем обґрунтовано розрахункові схеми і математичні моделі гідроагрегата і його елементів.

27. Panczenko A. Zwiekszenie eksploatacyjnej efektywnosci napedow hydraulicznych stosowanych w tehnice roliczej. //Ekologiczne aspekty vechanizacji nawozena jchrogy roslin i uprawy gleby. – Warszawa. – 1997. – р.183-188.

    А.с. №1610232 СССР 01В5/20. Способ контроля зубчатых колес с внешним зацеплением. /Панченко А.И., Дидур В.А., Гуйва С.Д., Соловьев В., Бесчастный А.Д., Кураш М.Ф. Опубл. 30.11.1990, Бюл.№ 44.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    29. А.с. №1610233 СССР 01В5/20. Способ контроля зубчатых колес с внутренним зацеплением. /Панченко А.И., Дидур В.А., Гуйва С.Д., Кожухарь В.А., Гуртен А., Коваленко А. Опубл. 30.11.1990, Бюл.№ 44.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    30. А.с. №1627831 СССР 01В11/30. Устройство для контроля плоскостности поверхности деталей. /Панченко А.И., Ваганов В.А., Дидур В.А., Кожухарь В.А. Опубл. 15.02.1991, Бюл. № 6.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    31. А.с. №1692245 СССР G01В5/20. Способ контроля зубчатых колес с внутренним зацеплением. /Панченко А.И. (для СП).

    32. А.с. №1756630 СССР 04С2/08. Планетарно-роторный гидромотор. /Панченко А.И., Кожухарь В.А., Гуртен А.И., Бесчастный А.Д., Гуйва С.Д., Алиев В.В. Опубл. 1992, Бюл. № 31.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    33. А.с. №1788326 СССР F02С2/08. Планетарно-роторный гидромотор. /Панченко А.И., Кожухарь В.А., Алиев В.В., Гуртен А.И., Волгин С.Ф., Панковский В. Опубл. 15.03.93, Бюл. № 2.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    34. А.с. №1803608 СССР F04С2/08. Планетарно-роторный гидромотор. /Панченко А.И., Кожухарь В.А., Алиев В.В., Гуртен А.И., Кравченко В., Билик В.И. Опубл. 23.03.93, Бюл. № 11.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    35. А.с. №1808621 СССР В23Q7/02. Загрузочно-ориентирующее устройство. /Панченко А.И., Соловьев И.И., Бесчастный А.Д. Опубл. 15.04.93, Бюл. №14.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    36. Деклараційний патент 37457А Україна F04С1/08. Гідравлічна машина з циклоїдальним внутрішнім зачепленням. /Панченко А.І., Кюрчев В.М., Кюрчев С.В., Тітов Д.С., Крутіков О.С. Опубл.15.05.2001, Бюл. №4.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    37. Деклараційний патент 37477А Україна F04С2/08. Планетарно-роторний гідромотор. /Панченко А.І., Кюрчев В.М., Іщенко О.А., Мілаєва І.І., Золоторьов О.Ю. Опубл.15.05.2001, Бюл.№4.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    38. Деклараційний патент 37478А Україна F04С2/08. Планетарно-роторний гідромотор. /Панченко А.І, Кюрчев В.М., Волошина А.А., Оберніхін П.В., Бондар А.М. Опубл.15.05.2001, Бюл.№4.

    Здобувачем обґрунтовано розробку, розрахунок і проектування планетарних гідромашин, а також обладнання і оснащення для їх виготовлення, випробувань та експлуатації.

    39. Панченко А.И. Моделирование эксплуатационных процессов и оптимизация функциональных параметров объемного гидропривода ходовой части тракторов и сельскохозяйственных машин. //Тезисы докладов научно-технической конференции. – Харьков. – 1990. – с.111-112.

    40. Панченко А.И. Пути развития гидрообъемных трансмиссий и сельскохозяйственных машин. //Тезисы докладов научно-технической конференции. – Москва. – 1989. – с.81.

    41. Панченко А.И. Ресурсосберегающая технология контроля технического состояния планетарных гидромашин. //Тезисы докладов научно-практической конференции. – Днепропетровск. – 1990. – с.178-180.