Анотація до роботи:

Козар Л.М. Вплив динамічних і статичних навантажень розрізного барабана підйомника на стабільність його роботи при переході каната через розріз. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.05 – піднімально-транспортні машини. – Українська інженерно-педагогічна академія, Харків, 2004.

Дисертація присвячена питанням забезпечення безаварійної роботи підйомника з розрізним барабаном шляхом мінімізації зміни зазору між частинами барабана.

У роботі розроблені математичні моделі елементів підйомника: механічної частини у вигляді динамічної багатомасової системи, системи “барабан-вал” та оболонки барабана. На цих моделях досліджено зміну зазору між частинами барабана від вигину вала та деформації оболонки барабана. За результатами досліджень визначено раціональні параметри барабана. Адекватність теоретичних рішень підтверджена експериментами на натурній машині та фізичних моделях переставної частини барабана.

Основні результати роботи знайшли практичне застосування на АТ “Ново-Краматорський машинобудівний завод".

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове розв‘язання наукового завдання, що виявляється у визначенні раціональних параметрів розрізного барабана підйомника з урахуванням динаміки перехідних процесів у вало-канатопроводі, з метою забезпечення такої допустимої величини зміни зазору між частинами барабана у процесі роботи, яка виключає можливість аварії з причини затиснення каната у щілині при його переході через розріз. Підсумовуючи результати досліджень, можна зробити наступні висновки і запропонувати такі рекомендації:

1. Зазор між частинами барабана, який за технічними вимогами у ненавантаженому стані повинен знаходитись у межах 3…5 мм, може збільшуватися у 6...7 разів у результаті вигину корінного вала і деформації оболонки барабана під впливом динамічних, стаціонарних і статичних навантажень від канатів, валів, приводу і гальм.

2. Шляхом аналізу результатів чисельних експериментів на математичних динамічних моделях ПРБ із застосуванням ЕОМ установлено наступне:

коефіцієнти динамічності при перехідних процесах на початку підйому (найбільш навантажений режим) складають у валопроводі – 1,37…3,47, у канатопроводі – 1,54…2,14;

можливе виникнення резонансних явищ внаслідок близькості частот спектрів власних коливань парціальних ланок “вал барабана як балка на двох опорах” і “вало-канатопровід як крутильна система”. Між цими ланками існує "слабкий" зв'язок, який можна вважати однобічним, а поперечні коливання вала - вимушеними на обмеженому відрізку часу, обумовленому числом періодів повної “перекачки” енергії від системи "вало-канатопровід";

максимальна амплітуда змушувальної сили з боку канатів при резонансних процесах можлива у режимі відключення двигуна і накладення гальм після зворотного переходу попередньо натягнутого каната з однієї частини барабана на іншу. При цьому, поперечні коливання вала з коефіцієнтом динамічності 2,5 приводять до збільшення зазору не більш, ніж на 0,3 мм;

збільшення зазору між частинами барабана внаслідок вигину вала не перевищує: у стаціонарному силовому стані – 0,67 мм; при перехідних процесах – 0,93 мм; з урахуванням резонансних явищ –0,96 мм.

3. Збільшення зазору між частинами барабана машини МПУ-6,32,8/0,63 в результаті деформації оболонки переставної частини барабана складає: під впливом зусиль з боку витків каната - 2 мм; під впливом зусиль з боку гальмових колодок, що забезпечують 3-кратний статичний момент - 31,4 мм при напруженнях (за Мізесом) на зовнішньому краї реборди 215 МПа, близьких до границі текучості сталі 20 (220 МПа), і концентрації напружень (160…180 МПа) у косинках і ребрах жорсткості.

4. Сумарне збільшення зазору машини МПУ-6,32,8/0,63 складає 34,36 мм, що порівняно з діаметром застосовуваних канатів (35...50 мм) і може стати причиною аварії через защемлення каната в щілині між частинами барабана.

5. Результати експериментів на промисловому зразку машини і лабораторних на фізичних моделях переставної частини барабана підтвердили адекватність (за критерієм Фішера) математичних моделей розрізного барабана на корінному валу, аналітичної та кінцево-елементної моделей оболонки барабана. Відносні похибки склали від 2 % до 21,2 % з імовірністю Р=0,95.

6. Підприємству-виготовлювачу АТ “Ново-Краматорський машинобудів-ний завод” передана методика визначення величини зміни зазору між частинами барабана (пакет прикладних програм для ЕОМ) і запропоновані наступні рекомендації:

у розрахунках при проектуванні і модернізації піднімальних машин з розрізним барабаном слід використовувати переданий пакет програм для виз-начення дійсного значення навантажень і раціональних параметрів барабана;

для машин із внутрішнім гальмом раціональною є конструкція переставної частини барабана шириною 650 мм з однією лобовиною товщиною 60 мм і обичайкою товщиною 155 мм без косинок і ребер жорсткості. Її маса (25980 кг) близька до маси дволобовинної конструкції (25600 кг) шириною 1250 мм машини МПБ-6,33,15/0,63. При близьких масах та рівних максимальних осьових переміщеннях, що забезпечують безаварійний перехід каната, запропонована конструкція спрощує технологію виготовлення і дозволяє не виходити за габарити машини типу МПУ, у якої, порівняно з МПБ, ширина барабана і проліт вала менше на 600 мм.

Публікації автора:

1. Нестеров А.П., Козарь Л.М. Уравнения совместных продольно- крутильно-поперечных колебаний в подъемнике с разрезным барабаном // Удосконалення засобів механізації на транспорті та підвищення зносостійкості елементів машин: Міжвуз. зб. наук пр. / Харк. держ. академія заліз. тр-ту. - Харків, 1997. - Вип. - 30. - С.36 – 39.

Здобувачем виведена система диференціальних рівнянь, що описує сумісні поперечні коливання вала барабана і крутильні коливання вало-канатопроводу і є основою математичної динамічної моделі підйомника.

2. Нестеров А.П., Козарь Л.М. Динамические переходные процессы в канатном подъемнике с разрезным барабаном // Вестн. Харьк. гос. авто-

мобильно-дорожного техн. ун-та. - Харьков, 1998. - Вып.8 - С.36 – 38.

Здобувачем виведена система диференціальних рівнянь коливань в механічній системі ПРБ зі змінною структурою, що моделює процес переходу

каната з однієї частини барабана на іншу.

3. Нестеров А.П., Козарь Л.М. О резонансе в канатном подъемнике с разрезным барабаном // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні: Наук. ж. / Запорізький держ. техн. ун-т.- Запоріжжя, 1998. - №1. - С. 54 - 56.

Здобувачем обчислені спектри частот коливань у вало-канатопроводі ПРБ та визначені можливі умови виникнення резонансу.

4. Нестеров А.П., Козар Л.М. Математична модель корінного вала розрізного барабана підйомника // Підвищення ефективності технології та техніки для виконання вантажно-розвантажувальних, будівельних і колійних робіт на залізничному транспорті: Зб. наук. пр. / Харк. держ. академія заліз. тр-ту. - Харків, 1999. - Вип. 36. - С. 11 – 17.

Здобувачем виведені диференціальні рівняння пружної осі вала по ділянках навантаження, що покладені в основу математичної моделі розрізного барабана на корінному валу.

5. Нестеров А.П., Козарь Л.М. Определение деформации разрезного барабана подъемника методом физического моделирования // Гірнича електромеханіка та автоматика: Наук. - техн. зб. / Національна гірнича академія України. - Дніпропетровськ, 1999. - Спец. вип. 2 (61). - С. 23 - 26.

Здобувач визначив вплив навантажень з боку витків каната і механічних гальм на зазор шляхом експериментів на фізичних моделях барабана.

6. Нестеров А.П., Козарь Л.М. О влиянии неуравновешенности барабана на динамические нагрузки в канатном подъемнике // Вісн. Східноукр. держ. ун-ту. – Луганськ: Видавництво СУДУ, 2000. – № 6 (28). – С. 41 – 44.

Здобувач реалізував на ЕОМ чотиримасову модель підйомника з незрівноваженим барабаном, за допомогою якої обґрунтовано розділення загальної динамічної схеми на парціальні ланки.

7. Козарь Л.М. Вплив резонансу в механічній системі на зазор між частинами розрізного барабана підйомника // Зб. Наук. пр. / Харк. держ. академія заліз. тр - ту. – Харків, 2000. – Вип. 42. – С. 46 – 50.

8. Нестеров А.П., Козарь Л.М. О связи механических и электро-магнитных переходных процессов в валопроводе и электроприводе подъемных машин // Підйомно-транспортна техніка: Наук.-техн. та виробничий ж. / Одеський національний політехн. ун-т, Підйомно-транспортна академія наук України. – Дніпропетровськ, 2002. - № 1-2. – С. 120 – 125.

Здобувач обґрунтував доцільність прийняття східчастого зовнішнього збурювання з боку електропривода в еквівалентній динамічній схемі

підйомника у вигляді постійного миттєво прикладеного моменту.

9. Нестеров А.П., Назаров Л.В., Щербак О.В., Козарь Л.М. О деформа-ции оболочки переставного барабана подъемной машины типа МПУ // Підви-щення ефективності технології та техніки для виконання вантажно-розванта-жувальних, будівельних і колійних робіт на залізничному транспорті: Зб. наук. пр. / Укр. держ. академія заліз. тр - ту. – Харків, 2002. – Вип. 50. – С. 28 – 32.

Здобувач підтвердив адекватність результатів кінцево-елементного моде-лювання переставної частини барабана і даних лабораторних експериментів.

10. Нестеров А.П., Назаров Л.В., Щербак О.В., Костин Д.В., Козарь Л.М. Поиск рациональных параметров переставного барабана подъемной машины типа МПУ // Автомобильный транспорт. Сер. Совершенствование машин для земляных работ: Сб. науч. тр. / Харьк. национальный автомобильно-дорож. ун-т. – Харьков, 2003. – Вып. 11. – С. 76 – 79.

Здобувачем обґрунтовано вибір параметрів, які варіюються при визначенні раціональних параметрів переставної частини барабана на ЕОМ.

11. Козарь Л.М. Определение рациональных параметров разрезного барабана подъемника с учетом динамики переходных процессов // Подъемные сооружения. Специальная техника: Науч. – техн. и производствен. ж. / Научн.-техн. ассоциация “Подъемные сооружения”. – Одесса, 2002. - № 4. – С. 9 – 10.

12. Нестеров А.П., Козарь Л.М. Деформация оболочки и лобовины переставного барабана подъемника / Укр. инж.-пед. академия. - Харьков, 1996. - 26 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 18.06.96, №1457 - Ук 96.

Здобувачем підтверджено адекватність результатів розрахунків на аналітичній моделі оболонки барабана і даних лабораторних експериментів.

13. Нестеров А.П., Козарь Л.М. Эквивалентные динамические схемы подъемников с разрезным барабаном / Харьк. гос. академия ж. д. транспорта. - Харьков, 1997. - 21 с. - Рус. - Деп. в УкрИНТЭИ 17.03.97, №244 - Уі97.

Здобувач отримав чисельні значення коефіцієнтів диференціальних рів-нянь, що описують спільні коливання у вало-канатопроводі для трьох типів ПРБ.

14. Нестеров А.П., Козарь Л.М. Математическая модель подъемника с разрезным барабаном / Харьк. гос. академия ж.д. тр-та. - Харьков, 1997. - 38 с. - Рус. - Деп. в УкрИНТЭИ 08.12.97, № 601 - Ук97.

Здобувач реалізував на ЕОМ математичну динамічну модель ПРБ і визначив амплітуди коливань пружних моментів у вало-канатопроводі.

15. Нестеров А.П., Козарь Л.М. Исследование динамики шахтных подъменых машин с разрезным барабаном // Тез. докл. 53-й науч. - техн. конф. каф. ин-та и специалистов ж. д. тр-та / Харьк. ин-т инженеров ж. д. тр-та. - Харьков, 1991. - С. 24.

Здобувачем отримані результати розрахунків навантажень у механічній системі підйомника з розрізним барабаном.

16. Козар Л.М. Обґрунтування розподілу багатомасових динамічних систем на парціальні ланки // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті: Наук.-техн. ж.; Матеріали виступів учасників 63-ї наук.-техн. конф. ХарДАЗТ і фахівців залізниць / Харк. держ. академія заліз. тр - ту. – Харків, 2001. – Вип. 5. – С. 92.