Анотація до роботи:

Резніченко М.К. Технологічні основи забезпечення якості та енергозбереження в процесах складання та розбирання з індукційним нагрівом. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2007.

В дисертації вирішено актуальну науково-прикладну проблему сучасного машинобудування, що полягає у необхідності зниження енерговитрат та підвищення якості технологій складання та розбирання нероз’ємних з’єднань з використанням індукційного нагрівання деталей складальних одиниць різного призначення.

Визначені галузі застосування низькотемпературного нагрівання в технологіях складання та розбирання, систематизовані конструкції з’єднань за ознакою складності використання індукційного термовпливу, а також дані рекомендації по конструюванню ступінчастих вісесиметричних деталей, які підлягають локальному нагріванню. Встановлені загальні принципи уніфікації технологій з операціями складання та розбирання дво- та багатоелементних складальних одиниць.

Розглядання з’єднань як багато-компонентної системи з нестаціонарним теплообміном між деталями дозволили виявити закономірності дискретного індукційного нагрівання, які забезпечують якість виробу.

Розроблені моделі оптимізації розподілу потужності джерела тепла по поверхням деталей різних форм, які дозволяють мінімізувати енерговитрати при заданій граничній температури та обмеженнях по напрузі та деформаціях в матеріалі.

Запропоновано принцип безрозмірної оцінки функціонування технологічних систем з побудовою часової моделі якості.

Типізовані індукційні нагрівачі по функціональному призначенню, за енергетичною ефективністю їх використання в залежності від конструкції з’єднань та деталей, що нагріваються.

Встановлені закономірності дії на індуктор руйнуючих факторів та часу роботи, що дозволило побудувати фізико-статистичну модель надійності, яка описує раптові та поступові відмови.

Розв'язано наукову проблему забезпечення якості і енергозбереження в технологіях складання і розбирання з'єднань з натягом при використанні індукційного нагріву, яка актуальна для важкого, енергетичного, транспортного машинобудування, суднобудування і судноремонту, гірського машинобудування. Запропоновані принципові технологічні і технічні рішення є загальними для складального та ремонтного виробництв, що забезпечить проектування ефективних технологій на основі уніфікації, а також економічне індукційно-нагрівальне устаткування на основі типізації.

Проведені теоретичні і експериментальні дослідження дозволяють зробити такі висновки:

1. Якісне складання з’єднань з натягом визначається для запресування величиною контактного тиску, а при використанні термодії –температурою та її розподілом. За запропонованою номограмою можна вибрати якнайкращий варіант технології залежно від характеристики з'єднань.

2. Інформаційне забезпечення технології дає змогу знизити рівень витрат теплової енергії: збирання по дійсному натягу - до 35% від нагріву під максимальний натяг; селективне збирання по натягу, близькому до мінімального - до 50% і збирання з приточуванням деталей на мінімальний натяг - до 60%.

3. Локальний індукційний нагрів зони отвору деталі, що конструктивно є маточиною з диском або маточиною з диском і ободом, дозволяє заощадити теплову енергію до 25% від повного нагріву деталі. Найбільші напруги в матеріалі деталі з диском і ободом виникають при кутах нахилу диску 4-8 градусів.

4. Запропоновані систематизація виробів та з’єднання з натягом деталей, типізація індукційних нагрівачів дозволили на загальній основі уніфікувати технології для процесів збирання і розбирання з використанням однотипного устаткування.

5. Якість процесів збирання і розбирання в часі можна оцінювати за якістю технологічної системи, що їх реалізує, використовуючи комплексний безрозмірний параметр, що є сукупністю різнорідних параметрів. Це дає можливість оцінити будь-яку гарантію величини напрацювання до повної відмови технологічної системи.

6. Розроблені фізико-математичні моделі, що описують неоднорідні нестаціонарні теплові процеси низькотемпературного індукційного нагріву деталей і теплообміну в з'єднаннях, дозволяють визначати:

- необхідну питому потужність нагріву і її розподіл по поверхні вісесиметрічної деталі залежно від необхідної форми розширення її посадочної поверхні;

- час скріплювання або розкріплювання деталей в з'єднання з похибкою до 10%, необхідний для розрахунку циклів збирання або розбирання;

- режим локального нагріву складнопрофільної вісесиметричної складальної одиниці типу обандажене колесо залізничного транспорту, що забезпечує якість по гранично-допустимій температурі і напругах в матеріалі;

- режим локального нагріву невісесиметричних з'єднань з охоплюючою деталлю плоскої конструкції типу «балансир з торсіоном гусеничної машини», що забезпечує отримання рівномірного розширення посадочного отвору, із збереженням якості по допустимих температурах і напругах в матеріалі.

7. Виконана типізація індукційних нагрівачів за сферами застосування - збирання, розбирання або збирання і розбирання, конструкціями деталей, а також запропоноване до використання їх керування по струму дозволяє виконувати нагрівання з високим коефіцієнтом потужності (cos до 0,6 - 0,7), що зменшує витрату електричної енергії.

8. Розроблена фізико-статистична модель надійності багатовиткового індуктора, яка фізично адекватна до процесів, що протікають в ньому при нагріванні деталей, дозволяє оцінювати гамма-процентний ресурс при малому обсязі контрольних випробувань (n10).

9. Проведені дослідження дали змогу висунути і сформулювати ряд нових наукових положень:

- безрозмірної оцінки функціонування технологічних систем в часі;

- оцінки надійності індукторів, що враховує як раптові, так і поступові відмови.

10. Результати досліджень, що мають прикладний характер, впроваджено у виробництво в період з 1973-2006р.р. на судноремонтних заводах, тепловозоремонтних заводах, заводах важкого машинобудування, підприємствах Куби (за контрактом Енергомашекспорту СРСР). Це дало можливість в залежності від конструкції та габаритів деталей і з'єднань знизити енергозатрати від 10% до 25%. Якість функціонування технологічних процесів в часі підвищується на 15% - 20%.

Публікації автора:

1.Андреев Г.Я., Кушаков В.И., Резниченко Н.К. Универсальный полуавтомат сборки соединений диск-вал.// Механизация и автоматизация производства. –М.-1975.- №9. -С. 6-7.

2. Резниченко Н.К.,Тимошенко С.Н., Тарасов П.А. Полуавтоматическая многоэлементная сборка крупногабаритных деталей.//Материалы всесоюзного научно-технического семинара "Сборка-78".- Харьков. -1978. -С. 17-19.

3. Лыткина Н.К., Кушаков В.И., Резниченко Н.К. Прочность бесшпоночных соединений барабанов ленточных конвейеров при тепловой сборке.// Проблемы прочности.- К. - 1979.-№4. -С.73-76.

4. Лыткина Н.К., Кушаков В.И., Резниченко Н.К. Напряженно-деформированное состояние втулки подшипника скольжения при тепловой сборке и эксплуатации.//Детали машин. Республиканский межведомственный научно-технический сборник. - М.- 1980.- №30. -С. 96-102.

5. Любов В. А., Святуха А.А.,Кравцов М.К., Резниченко Н.К. Тепловая сборка и разборка крупногабаритных деталей кольцевой формы.// Всесоюзный научно-технический семинар "Повышение организационно-технического уровня сборочного производства на предприятиях "Минсельмаша". - Павлодар. - 1984.- С.5-7.

6. Резниченко Н.К., Романов В.А., Куценко А. И., Добровенский Ю.М., Софиенко В.Д. Станок для тепловой сборки. //Механизация и автоматизация производства. –М. -1988 .-№ 7. С.18-19.

7. Святуха А.А., Каюн Г.Г., Кравцов М.К., Андрущенко И.П., Резниченко Н.К. Съемник индукционный. Свидетельство на промышленный образец № 26206 от 15.09.88.

8. Резниченко Н.К., Романов В.А., Куценко А.И., Добровенский Ю.М., Софиенко В.Д. Механизированная разборка соединений колец подшипников с осями колесных пар.//Механизация и автоматизация производства. -М. -1990.- №3. – С.7-8.

9. Святуха А. А., Кравцов М.К., Любов В.А., Резниченко Н.К., Хмара А.Л. Механизация разборки подшипниковых колец и лабиринтовых уплотнений осей колесных пар тепловозов. // Механизация и автоматизация производства. -М. -1990.- №12. С.18-19.

10. Кравцов М.К., Любов В.А., Резничеко Н.К., Святуха А. А. Станок для тепловой разборки прессовых соединений. Свидетельство на промышленный образец №29016. -1989.

11. Резничеко Н.К., Святуха А. А., Любов В.А., Кравцов М.К. Установка для тепловой разборки прессовых соединений. А.С.-№ 1556861. -1989.

12. Лыткина Н.К., Резниченко Н.К. Полуавтомат для тепловой сборки соединений "вал-ступица" ленточных конвейеров. // Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ХИПИ. Харьков. – 1993 .- С.20-21.

13. М.К. Кравцов, Н.К. Резниченко, А.А. Святуха, В.В. Чернов. О влиянии прочностных характеристик промежуточных сред на несущую способность соединений с натягом собранных тепловым способом. // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Збірних наукових праць КНУТД. –Київ: КНУТД. -2003. -№13. -С. 203-210.

14. М.К. Кравцов, Н.К. Резніченко, А.А. Святуха. Определение прочности характеристик промежуточного слоя в неподвижных соединениях, собранных технологий с нагревом. // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Збірних наукових праць КНУТД. -Київ: КНУТД. -2004. -№39. -С.77-85.

15. Андреев А.Г., Резниченко Н.К. Напряженно-деформированное состояние составных осесимметричных конструкций, собираемых с натягом при использовании нагрева. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". -Харків: НТУ «ХПІ». -2005.-№47. -С. 3-8.

16. Арпентьев Б.М., Резниченко Н.К. Применение технологии сборки соединений с натягом в машиностроительном производстве. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". -Харків: НТУ «ХПІ». - 2005. - №43 – С .52-55.

17. Дука А.К., Резниченко Н.К. Нелинейная модель теплового режима сборки и разборки соединений с натягом.// Вісник Національного технічного університету "ХПІ". -Харків: НТУ «ХПІ». - 2005. - №23– С. 89-95.

18. Резниченко Н.К., Созонов Ю.И. Надежность многовитковых индукторов. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". -Харків: НТУ «ХПІ». - 2005. - №39 – С. 22-29.

19. Резниченко Н.К. Энергоинформационные технологии в сборочном производстве. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". -Харків: НТУ «ХПІ». - 2005. - №9 – С. 43-48.

20. Арпентьев Б.М., Резниченко Н.К., Созонов Ю.И. Надежность изделий при случайных пиковых нагрузках. // Тезисы доклада 15 международной конференции «Новые технологии в машиностроении» 3-8 сентября. -Рыбачье. -2005. –С.56-58.

21. Лагода А.Н., Резниченко Н.К., Арпентьев Б.М. Индукторы для нагрева деталей под сборку и разборку. // Технологии ХХI века 12-я международная научно-методическая конференция , тезисы доклада. – Сумы: СНАУ. -2005. –С.23.

22. Арпентьев Б.М., Резниченко Н.К., Созонов Ю.И. Надежность изделий при случайных пиковых нагрузках. //Вісті АІНУ. Машинобудування і прогресивні технології. -2005. -№ 3(26). -С. 71-74.

23. Клочко В.А., Дука А.К., Резниченко Н.К. Нелинейная физико-математическая модель сборки соединений с натягом при использовании нагрева. // Вісник науки і техніки. Харків: НТУ «ХПІ» - 2005. -№4(23) – С.28-37.

24. Арпентьєв Б.М., Резниченко Н.К., Дука А.К. Спосіб визначення теплової провідності контакту з’єднань з натягом. // Деклараційний патент на корисну модель №10972 від 15.12.05р. бюл. №12.

25. Маркин А.М., Резниченко Н.К. К вопросу о надежности невосстанавливаемых объектов // Довговічність, надійність, працездатність деталей рухомого складу залізниць та спеціальної залізничної техніки. Збірник наукових праць УкрДАЗТ. –Харків: УкрДАЗТ. -2005. -С. 189-196.

26. Лагода А.Н., Резниченко Н.К. Індуктори для нагріву деталей під складання і розбирання в механоскладальному виробництві та їх класифікація. // Вісник Сумського національного аграрного університету. -Суми: СНАУ. -2006. -№9(15). –С148-154.

27. Дука А.К., Резниченко Н.К. Индукционный нагрев деталей технологических соединений асимметричным электромагнитным полем. // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Машинознавство та САПР. Харків: НТУ «ХПІ».– 2006. - № 24. – С.84-91.

28. Резниченко Н.К. Безразмерный комплексный параметр качества технологической системы // Високі технології в машинобудуванні: Збірник наукових праць .-Харків: НТУ «ХПІ».- 2006. – Вип.1 (12) – С.417-423.

29. Арпентьєв Б.М., Резниченко Н.К. Оцінка надійності виробів по малої кількості випробувань. // Вісті АІНУ. Машинобудування і прогресивні технології. -2006. -№3(30).-С. 82-88.

30. Резниченко Н.К. Разборка соединений колесно-гусенечных машин с применением индукционного нагрева // Восточно - Европейский журнал передовых технологий. – Харків. -2006. - №3/2(21). - С.90-93.

31. А.Г.Андреев, Н.К. Резниченко, О.В. Щепкин. Оптимизация нагрева при разборки деталей. // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ». - 2006. - №32 – С. 3-8.

32. Арпентьєв Б.М., Добровенський Ю.М., Куценко А.І., Резніченко М.К., Романов С.В. Пристрій для збирання і розбирання пресових з’єднань деталей складної форми. // Деклараційний патент на корисну модель №14652 від 15.05.06р. бюл. №5.

33. Резниченко Н.К., Дука А.К. Качество сборки соединений с натягом при использовании нагрева. // Сборка в машиностроении, приборостроении. -М.: Машиностроение. -2005. - №8. -С. 34-38.

34. М.К. Кравцов, Н.К.Резниченко , А.А. Святуха. Вплив деяких видів покриттів на міцність нерухомих з’єднань, складених тепловим способом.// Материалы I международной научно-практической конференции «Наука и технологии: шаг в будущее – 2006». Белгород: Роснаучкнига. -2006. -С.20-22.

35. Арпентьєв Б.М., Резниченко Н.К. Параметрические показатели качества изделий. //Современные проблемы подготовки производства, заготовительного производства, обработки, сборки и ремонта в промышленности и на транспорте: Материалы 7-го Международного научно-технического семинара. г. Свалява. – Киев: АТМ Украины, -2007. – С.5-9.

36. Дука А.К., Резниченко Н.К. Оптимизация индукционного нагрева изделий в механосборочном производстве. // Резание и инструмент в технологических системах. Международный научно-технический сборник. Харків: НТУ «ХПІ». - 2007. - № 72. – С.136-143.

В роботах 1 - 12, 30, 32 здобувачем запропоновано технологію збирання індукційно-тепловим методом з’єднань та принципове рішення з конструкції напівавтоматів, верстатів, пристроїв та технологічні принципи проектування обладнання; схеми багатоелементних та габаритних деталей з’єднань при складанні та розбиранні; розроблено теоретичний метод оцінки міцності безшпоночних з’єднань та метод розрахунку змін внутрішнього діаметру втулки підшипника ковзання при тепловому складанні; розроблено технологію знімання підшипників кілець з вісей колісних пар та з’єднання колісно-гусеничних машин.

В роботах 13 – 16, 31, 34 запропоновано методику розрахунку міцнісних характеристик нерухомих з’єднань, які складені індукційно-тепловим методом, моделі напружено-деформованого стану вісесиметричних складальних конструкцій та плоскої пластини з несиметрично розташованими отворами при нагріванні для складання та розбирання, рекомендації по забезпеченню якості посадок з натягом в залежності від величини натягу та діаметру з’єднання; методику розрахунку характеристик статичної міцності, з’єднань з покриттям.

В роботах 17, 23, 24, 33 запропоновано фізико-математичну модель теплового стану з’єднань з натягом, що враховує нестаціонарні теплові процеси; розрахункові залежності для визначення складових теплопередачі в проміжному шарі нерухомого з’єднання; трьохмасову модель термодинамічного стану з’єднань, яка дозволяє розрахувати розподіл температур деталі перед складанням.

В роботах 19, 36 запропоновано принципові технологічні рішення по енергозбереженню при складанні з’єднань з нагрівом та розбиранні з’єднань з індукційним нагрівом.

В роботах 18, 20, 25 запропоновано модель оцінки надійності індуктора на основі трьохпараметричного розподілу Вейбула з урахуванням постійних та пікових навантаженнях, методику розрахунку гама-процентного ресурсу виробу.

В роботах 21, 26 запропоновано принципи типізації індукторів та загальний підхід індукційного нагріву деталей симетричними та асиметричними електромагнітними полями.