Методи аналізу коливань і стійкості континуально-дискретних механічних систем з нерівномірно розподіленими параметрами

7. На основі застосування матричного методу початкових параметрів і числового інтегрування рівнянь амплітудних функцій побудовано алгоритм розрахунку вільних коливань системи шарнірно зчленованих балок Тимошенка зі змінними параметрами;

8. Розроблено математичну модель і алгоритм розрахунку вільних і вимушених коливань несучої конструкції системи подачі електрода електродугової печі як континуально-дискретної механічної системи, що має пружну ланку зі змінною жорсткістю та нерівномірно розподіленою масою;

9. Проілюстровано поширення методології аналізу вільних коливань континуально-дискретних систем, яка грунтується на застосуванні функцій впливу і методу характеристичних рядів, на задачі про визначення власних частот і форм осесиметричних коливань круглої пластини, а також радіальних коливань неоднорідної кулі.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані методи аналізу коливань і стійкості континуально-дискретних механічних систем з нерівномірно розподіленими параметрами забезпечують значне підвищення точності визначення власних частот і форм, амплітуд вимушених коливань, критичних навантажень, ліній прогину довгомірих машинобудівних конструкцій, таких як стріли, щогли, башти, рами, валопроводи та інші. Побудовані математичні моделі і алгоритми, отримані розрахункові формули можуть бути використані в системах автоматизованого проектування механізмів і машин з метою усунення резонансних режимів роботи, обмеження амплітуд вібрацій та підвищення надійності важливих елементів. Розроблені методи динамічного розрахунку дають можливість діагностувати стан важконавантажених елементів машин та вузлів їх кріплення.

У ході виконання дисертаційної роботи запропоновано технічні рішення механізму ведучих роликів з неперервною компенсацією зазорів; ущільнень електродних отворів, які виконують функції гасників поперечних коливань електродів і запобігають емісії газів, пилу та поширенню шуму; з'єднань кабелів з шинами струмопроводів. Розроблено спосіб монтажу кабелів, який дає можливість знизити монтажні напруження в довгих провідниках великого струму, під час виконання технологічних рухів печі і знизити віброактивність привідних механізмів.

На основі досліджень амплітудно-частотних характеристик механічної системи рами для утримування електродів сталеплавильної печі обгрунтовано раціональні параметри системи автоматичного керування подачею електродів та ефективні режими роботи печі. Розроблено рекомендації щодо усунення резонансних режимів роботи та зменшення інтенсивності зношування елементів прядильних машин. Запропоновано методику діагностики великогабаритних двоопорних валів технологічного обладнання для механічної обробки штучного волокна.

Практичні рекомендації і технічні розробки, що грунтуються на наукових результатах дисертаційної роботи, впроваджені на Металургійному заводі “Варшава” (м. Варшава, Польща) та на Фабриці хутрових виробів “Біруна” (м. Білосток, Польща), що дало можливість підвищити довговічність і надійність важливих вузлів технологічних машин, а також поліпшити умови праці обслуговуючого персоналу. Розробки з теорії коливань континуально-дискретних систем з нерівномірно розподіленими параметрами, методика експериментального дослідження динаміки пружних систем із застосуванням імпульсних збурень та спектрального аналізу, а також експериментальна установка використовуються у навчальному процесі при підготовці студентів механіко-машинобудівного профілю та в науково-дослідній роботі студентів і аспірантів.

Апробацiя результатів дисертації. Основнi результати роботи доповiдалися на: Державнiй науково-технiчнiй конференції «Оптимiзацiя на металургійних заводах» (Люблiн (Польща), 1980 р.) ; Х Симпозiумi з деталей машин (Кракiв (Польща), 1981 р.) ; Х Ювiлейному симпозiумi «Коливання у фiзичних системах» (Познань (Польща), 1982 р.) ; XI Симпозiумi з деталей машин (Варшава (Польща), 1983 р.) ; V Симпозiумi з динамiки конструкції (Жешув (Польща), 198 3р.) ; ХI, XII, XIV, XVI та XVIII Симпозiумах «Коливання у фiзичних системах» (Познань (Польща), 1984, 1986, 1990, 1994, 1998 р. р.) ; ХII Симпозiумi з деталей машин (Люблiн (Польща), 1985 р.) ; XIII Симпозiумi з деталей машин (Свiноустя (Польща), 1987 р.) ; XVI Симпозiумi з деталей машин (Варшава (Польща), 1993 р.) ; I-IV Мiжнародних симпозiумах українських iнженерiв-механiкiв у Львовi (Львiв, 1993, 1995, 1997, 1999 р. р.) ; Дев'ятiй Нацiональнiй конференції з фiзики «Фiзика-94» (Коiмбра (Португалiя), 1994 р.) ; XV Всепольскiй науково-дидактичнiй конференцii «Теорiя машин i механiзмiв» (Бялисток-Бяловєжа (Польща), 1996 р.) ;

У повному обсязi дисертацiя доповiдалася на науковому семiнарi кафедри деталей машин механiчного факультету Білостоцькоi Полiтехнiки та на розширеному засiданнi кафедри деталей машин Державного унiверситету «Львiвська полiтехнiка».

Особистий внесок здобувача. Основні результати теоретичних у експериментальних досліджень, що подаються до захисту, отримані автором особисто. Йому належать обгрунтування методології досліджень, формування розрахункових і математичних моделей, знаходження розв'язків крайових задач, виведення розрахункових формул, розробка алгоритмів і програм розрахунку вільних та вимушених коливань і критичних навантажень, виконання розрахункових прикладів, побудова номограм, що дозволяють з заданою точністю проводити інженерні розрахунки динамічних характеристик несучих конструкцій. Постановка задач та аналіз отримуваних результатів здебільшого здійснювалися сумісно зі співавторами наукових праць. Значна частина результатів дисертаційної роботи опублікована одноосібно.

Автором опрацьовано два достатньо універсальних підходи до розв'язування рівнянь руху балок зі змінною згинальною жорсткістю, нерівномірно розподіленими масою та податливістю основи, а також з дискретними включеннями. Один із них грунтується на застосуванні степеневих рядів, а другий – на застосуванні послідовних наближень Пікара. Отримано в загальному вигляді характеристичне рівняння, на основі якого знайдено оцінки частот та критичних сил. Проаналізовано часткові випадки, які найчастіше зустрічаються в інженерній практиці. Аналітично розв'язано крайову задачу на згинальні коливання консольної балки, що складається з двох елементів, виготовлених із різних матеріалів, методом часткової дискретизації. Із застосуванням методу початкових параметрів побудовано алгоритми розрахунку поперечних коливань системи шарнірно зчленованих балок зі змінними параметрами та систему, що включає балковий елемент, зв'язаний з ланками у вигляді твердих тіл.

Здобувачем обгрунтовано методологію, побудовано установку та