Федеральное Агентство
Научных Организаций

Российская Академия Наук

Отделение энергетики, машиностроения
механики и процессов управления

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова
Российской академии наук

  • русский
  • english

Основные научные разработки

  • Разработаны подходы декомпозиции для анализа вибраций конструкций и изделий машиностроения, что позволяет определять характер динамического взаимодействия между составляющими подсистемами, строить частотную иерархию минимальных математических моделей, выявлять в исходной системе главные переменные, определяющие ее вибрационное состояние. (отв. исп.: д.т.н. Л.Я.Банах)

Динамика роторных систем

(отв. исп.: д.т.н. Л.Я.Банах, к.т.н. А.В.Никифоров)

  • Выявлен и описан  эффект гашения колебаний вращающихся роторов с плавающими уплотнительными кольцами за счет «исчезновения» критической скорости и особенностей гидродинамического взаимодействия с уплотняющими элементами и рабочей средой. Использование плавающих уплотнительных колец, вместо щелевых уплотнений, позволяет исключить режимы прохождения критической скорости и существенно снизить (более чем в два раза) амплитуды вынужденных колебаний ротора. на основе математического моделирования, определены параметры, обеспечивающие минимальный уровень вибрации ротора, вращающегося внутри плавающего уплотнительного кольца, в режимах разгона и торможения.
  • Получены аналитические выражения, определяющие основные динамические характеристики нестационарных режимов – максимальную амплитуду колебаний ротора и смещение резонансной частоты (увеличение частоты при разгоне, уменьшение при торможении); получено уравнение для огибающей амплитуд колебаний ротора при разгоне и торможении;
  • Выявлены условия перехода ротора через критическую скорость при его возможных соударениях с плавающим уплотнительным кольцом; определены величины крутящего момента, необходимые для прохождения критической скорости и прекращения виброударного режима.

Турбонасосный агрегат: 1-ротор, 2-плавающее уплотнительное кольцо,  3-подшипник

 

Изменение угловой скорости
при разгоне при торможении
Прохождение ротора с одним диском через критическую скорость

 

Линейная система  
Установлены значения амплитуд и смещения резонансной частоты на переходных режимах

(отв.исп.  : к.т.н. О.А.Волоховская)

  • Разработана модель однодискового ротора на изотропных и анизотропных опорах с учетом задевания в уплотнениях при внезапной разбалансировке для случаев по-стоянной и переменной скорости вращения. На основе численного моделирования исследована зависимость чувствительности  системы  к величине оторвавшегося груза от ее параметров.
  • Предложена методика расчета уровня вибраций в электрических центробежных насосах (ЭЦН) для нефтедобычи, основанная на модели системы «ротор-статор», состоящей из двух однородных балок с приведенными жесткостными и инерцион-ными характеристиками , связанными между собой через масляные слои подшип-ников и нефтяные пленки меду рабочими колесами и направляющими аппаратами.
  • Предложен метод сниженния уровня вибраций в ЭЦН , основанный на принципе селективной сборки секций насоса. Суть метода заключается в определении такой последовательности размещения рабочих колес с измеренными эксцентриситетами на валу секции, которая вызывает наименьший уровень вибрации насоса.
Траектории движения ротора с α1= α2=0,75   и k=10 10  н/м в зазоре на  интервале наблюдения t=0,07 с :  слева – ε=0,75 мм; справа - ε=0,97 мм

 

Траектории  ротора при Ψ=const; α1= α2=0,75; ε=1,5 мм : k=1011 н/м (слева) и зависимость силы в области контакта N/G при k=1011 н/м от времени

(отв.исп.: к.т.н. Зейтман М.Ф.)

  • Разработана нетрадиционная динамическая модель для изучения нелинейных коле-баний энергетических реакторов и их отдельных узлов. Модель представлена ма-ятниковой системой с жестким и упругим подвесом при периодическом возмуще-нии точки опоры. В условиях изменяющихся параметров модели иразличного ха-рактера нелинейного возмущения получена достаточно полная графическая карти-на вибраций теплогенератора реактора.
  • Предложена процедура получения почти периодических решений нелинейных уравнений движения гибких гироскопических роторов с распределенными и сосредоточенными массами. Поэтому  уравнения и краевые условия записаны в частных производных, а искомые почти периодические решения даются в виде разложения по малому параметру . Именно они описывают автоколебания изучаемых роторов в зонах их неустойчивости.

Исследование нелинейных вибрационных эффектов при возбуждении колебаний уп-ругих  стержневых систем и систем твердых тел в приложении к различным техно-логическим системам и процессам, включая проблемы виброзащиты (отв. исп.: д.т.н., проф. А.М.Гуськов, д.т.н., проф. Г.Я.Пановко)

  • Исследована задача о движении шайбы вдоль упругого стержня, находящегося в условиях параметрического возбуждения и установлена взаимосвязь между его ко-лебаниями и режимами подъема кольца (в классической задаче о маятнике Челомея закон движения стержня считается заданным). Установлены условия, при которых происходит эффективное гашение параметрических колебаний стержня за счет подъема шайбы; описан асинхронный автоколебательный механизм подъема шай-бы в модели маятника Челомея.
  • Для вибрационных транспортно-технологических процессов с разрывным некуло-новым трением выявлено существование оптимальных параметров вибрационного воздействия (в системах с кулоновым трением обычно наблюдается монотонная зависимость технологических показателей от параметров вибрационного воздейст-вия).
  • Исследованы и описаны особенности нелинейной динамики автопараметрического гасителя колебаний, выполненного в виде присоединенного маятника. Установлено, что работа маятникового гасителя характеризуется жестким режимом его включения-выключения на границах частотной области гашения колебаний объекта виброзащиты; вне этих границ маятник остается неподвижным и в системе не возникают дополнительные резонансы (в отличие от классического динамического гасителя).
  • Выполнено математическое моделирование процесса вибрационного сверления при использовании специальной упруго-демпферной вставки и при параметрическом возбуждении колебаний стебля за счет продольной вибрации люнета.  Установлены условия и области значений параметров системы, при которых возникают режимы самовозбуждения колебаний сверла. Показано, что при прерывистом сверлении образующаяся стружка имеет фрагментарную  (дробленую) структуру,  что приводит к уменьшению сил сопротивления резанию и повышению основных технологических показателей процесса.
Схема взаимодействия вибрационного инструмента с обрабатываемой средой Области различных режимов движения рабочего органа

 

Схема автопараметрической системы с маятниковым гасителем колебаний Амплитудно-частотные характеристики основного тела (слева) и маятника (справа)

Подробнее