Анотація до роботи:

Охріменко К.К. Методи і засоби комп’ютерного моделювання коливальних процесів роторних систем. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02. математичне моделювання та обчислювальні методи. Черкаський державний технологічний університет Міністерства освіти і науки України, Черкаси, 2009.

Дисертація присвячена розв’язанню актуального науково-технічного завдання розробки комплексу математичних моделей коливальних процесів поширених видів роторних систем, які дозволяють удосконалити методи та інструментарій комп’ютерного моделювання з метою ефективної організації досліджень, випробовувань та вібродіагностики, а також підвищення надійності роботи роторних систем.

Створено та вдосконалено математичні моделі, які застосовані для підготовки вихідних даних процесу розробки динамічних моделей, опису динамічних процесів роторів різних видів, а також методи обробки інформаційних масивів, які одержують, виконуючи вібродіагностику та оцінку похибок циліндричних та конічних поверхонь, зокрема, при аналізі бігових доріжок кілець підшипників кочення з використанням швидких перетворень Фур’є та розкладу в ряд за системою ортогональних перетворень Уолша-Адамара, Уолша-Пелі та Уолша-Качмажа.

Одержали розвиток математичні моделі для визначення власних частот коливань багатомасових крутильних систем та коливань вала-ротора шпиндельного вузла металорізального станка. Розроблено та досліджено уточнену математичну модель роторної системи зубчастої передачі на жорсткості зачеплення та опор з використанням порожнистих тіл кочення в опорних підшипниках. Спрощено математичну модель, яка використовується для визначення міцнісних характеристик електродвигуна з урахуванням опор ротора, статора і їх електромагнітної взаємодії. Розроблено математичну модель управління автономного електродвигуна і електродвигуна у складі приводу металорізального станка у процесі різання.

У дисертаційній роботі розв'язана актуальна науково-технічна задача розробки та уточнення комплексу математичних моделей коливальних процесів роторних систем механічного та електричного типу, що дозволило удосконалити методи та інструментальні засоби комп'ютерного моделювання.

Основні результати дослідження:

1. Виконано аналіз моделей, методів та інструментальних засобів комп’ютер-ного моделювання динамічних процесів роторних систем, який засвідчив розрізненість та неспівставність результатів їх частинних досліджень та розробок.

2. Розроблено та вдосконалено математичні моделі динаміки роторів найбільш поширених механічних систем, а саме багатомасової крутильної системи зубчастих передач кінематичного ланцюга, шпиндельного вузла і поршневої машини, що дозволило визначити основні характеристики динамічних процесів та знайти оптимальні значення їх параметрів.

3. Розроблено уточнену математичну модель роторної системи зубчастої передачі на жорсткості зачеплення і опор, з допомогою якої оцінюються коефіцієнти динамічності і форми коливань системи на опорах з підшипниками кочення. Запропонована модель дозволяє розглядати стандартні підшипники з суцільними тілами кочення як гасителі коливань зубчастих частот і самого тіла шестерні шляхом зміни швидкісного режиму роботи ротора зубчастої передачі. Для підсилення ефекту гашення запропоновано введення підшипників з порожнистими тілами кочення різної порожнистості.

4. Розроблено уточнену математичну модель коливань ротора автономного електродвигуна та електродвигуна у складі приводу металорізального верстата у процесі різання, з допомогою якої виконується комплексна оцінка стійкості та швидкодії, частотний аналіз та оптимізація динамічного процесу при подачі на вхід управління двигуна неперервного або імпульсного сигналу.

5. Враховуючи домінуючий характер радіальних зміщень валу ротора складових спектру частот у порівнянні з осьовими складовими крутильних коливань, спрощено математичну модель вібраційного стану ротора електродвигуна, використання якої скорочує час розрахунків амплітуд вимушених коливань при вібродіагностиці.

6. Запропоновано для обробки інформації при дослідженні роторних систем замість швидких дискретних перетворень Фур'є використовувати швидкі дискретні перетворення за системою функцій Уолша-Адамара, Уолша-Пелі та Уолша-Качмажа, що підвищує ефективність процесу комп’ютерного моделювання. Такі перетворення вперше були застосовані для обробки експериментальних замірів точності бігових доріжок кілець підшипників. Вони також можуть бути використані в діагностичній апаратурі при реалізації електроакустичного магнітного методу.

7. Виконано верифікацію запропонованих математичних моделей з використанням розробленого програмно-методичного забезпечення. Результати експериментів та тестування підтвердили їх ефективність.

Публікації автора:

1. Охрименко К.Я. Анализ формы беговых дорожек колец подшипников / К.Я. Охрименко, А.И. Литвин, К.К. Охрименко // Вестник машиностроения. – 1994. № 10. – С. 11–12.

2. Охрименко К.Я. Задачи и методы автоматизированного проектирования вибрационных процессов роторных систем с использованием дискретных преобразований / К.Я. Охрименко, А.А. Тимченко, К.К. Охрименко // Проблемы управления и информатики. 1995. № 5. – С. 119–124.

3. Метод ЭМА-контроля трубопроводов с изоляционными покрытиями / Ж. Никифоренко, А. Булавинов, В. Ягер, Б. Рокштро, М. Кренинг, К. Эйшхорн (Охрименко К.К.) // Ежекварт. науч.-техн. журнал "Техническая диагностика и неразрушающий контроль" НАН Украины. 2004. № 3. С. 29–35.

4. Неразрушающий контроль трубопроводов с изоляционными покрытиями методом ЭМА-контроля / А. Булавинов, М. Кренинг, К. Эйшхорн (Охрименко К.К.), Б. Рокштро, В. Ягер // Вісник ЧДТУ. 2006. № 2. С. 49–55.

5. Тимченко А.А. Динамическая модель вибрационного состояния ротора зубчатой передачи на жёсткости зацепления опор при системном проектировании / А.А. Тимченко, К.К. Охрименко, К.Я. Охрименко // Вісник ЧДТУ. – 2008. – № 1. – С. 82–84.

6. Охрименко К.К. АФЧХ динамики зубчатых передач на опорах с полыми телами качения / К.К. Охрименко, К.Я. Охрименко // Вісник ЧДТУ. – 2008. – № 2. – С. 39-47.

7. Эйшхорн К. (Охрименко К.К.) Исследования и разработки Фраунгоферовского института методов неразрушающего контроля (Fraunhofer IZFP) в целях обеспечения эксплутационной надежности трубопроводов / К. Эйшхорн (К.К. Охрименко) // Сб. докл. научно-практ. семинара "Обеспечение эксплуатационной надежности трубопроводного транспорта" – К.: НТК "Институт электросварки им. Е.О. Патона" НАН Украины. – 2006. – С. 67–69.

8. Тимченко А.А. Диагностическая модель вибрационного сосотояния ротора зубчатой передачи на жестком зацеплении и опор при системном проектировании / А.А. Тимченко, К.К. Охрименко, К.Я. Охрименко // Матеріали XIII міжн. конф. з автоматичного управління "Автоматика–2006". – Вінниця. – 2006. – С. 75.

9. Охрименко К.К. Математические методы динамических процессов роторных систем и их программное обеспечение / К.К. Охрименко, К.Я. Охрименко // Труды IV всеукр. конф. по автоматическому управлению с участием межд. специалистов "Автоматика– 97". – Черкассы: ЧИТИ. – 1997. – Т. 3. – С. 59.

10. Охрименко К.К. Методы моделирования и идентификации спектра частот собственных колебаний роторных систем при автоматизированном проектировании и вибродиагностике / К.К. Охрименко, К.Я. Охрименко // Труды III всеукр. конф. по автоматическому управлению с участием межд. специалистов "Автоматика– 96". Севастополь: ГТУ. – 1996. Т. 1. – С. 167–168.

11. Охрименко К.Я. Автоматизация проектирования роторных систем / К.Я. Охрименко, А.И. Литвин, К.К. Охрименко // Тез. докл. межрегион. научн.-техн. семинара Ин-та кибернетики им. В. М. Глушкова АН Украины и ЧИТИ. – Черкассы: Черкасский ДНТ. – 1993. – С. 20.

12. Охрименко К.Я. Методика построения моделей динамических и вибрационных процессов роторных систем зубчатых передач в задачах автоматизированного проектирования / К.Я. Охрименко, К.К. Охрименко, А.И. Литвин // Тез. докл. межрегион. научн.-технич. семинара Ин-та кибернетики им. В. М. Глушкова АН Украины и ЧИТИ. – Черкассы: Черкасский ДНТ. – 1993. – С. 18.

13. УЗ контроль трубопроводов с изоляционными покрытиями с применением ЭМА-преобразователей / Ж. Никифоренко, А. Булавинов, В. Ягер, Б. Рокштро, М. Кренинг, К. Эйшхорн (Охрименко К.К.) // Ежеквартальное журнальное обозрение "В мире неразрушающего контроля. NDT World Review". – Санкт-Петербург. – 2004. – № 2. – С. 42–45.

14. Эйшхорн К. (Охрименко К.К.) Принцип метода ЭМА-микромагнитный мультипараметровый анализ микрострукутры и напряжений / К. Эйшхорн (К.К. Охрименко ) // Неразрушающий контроль. 2005. С. 3–6.

15. Кожуховский А. Д. Контроль формы беговых дорожек подшипников с использованием ортогональных дискретных преобразований Фурье и Уолша / А.Д. Кожуховский, А.И. Литвин., К.Я. Охрименко, К.К. Охрименко // Материалы II научн.-техн. конф. стран СНГ «Контроль и управление в технических системах». – Винница: ВПИ. – 1993. – С. 192–193.