Министерство науки и
высшего образования
Российской Федерации
Российская Академия Наук
Отделение энергетики, машиностроения
механики и процессов управления
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова
Российской академии наук
imash.ru » Научные отделы ИМАШ » Вибрационная биомеханика » Структура Отдела » Лаборатория вибромеханики » Основные научные разработки
Основные научные разработки
Динамика роторных систем» (руководитель направления – д.т.н. Банах Людмила Яковлевна
· Выявлены условия перехода ротора через критическую скорость при его возможных соударениях; определены величины крутящего момента, необходимые для прохождения критической скорости и прекращения виброударного режима.
· 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. Установлено, что 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. Определены параметры системы, при которых обеспечивается минимальный уровень вибрации ротора с плавающими уплотнительными кольцами.
· Разработаны подходы по декомпозиции при анализе вибраций конструкций и изделий машиностроения, позволяющие определять характер динамического взаимодействия между составляющими подсистемами, строить частотную иерархию минимальных математических моделей, выявлять в исходной системе главные переменные, определяющие ее вибрационное состояние.
· Исследована зависимость чувствительности роторной системы при внезапной разбалансировке к параметрам оторвавшегося груза (лопатки и/или участка диска) с учетом возможного задевания ротора в уплотнениях. Рассмотрена зависимость уровней колебаний многопролетного ротора с остаточным дисбалансом от формы первоначального неустранимого прогиба.
· Исследованы нелинейные колебания энергетических реакторов на основе маятниковой динамической модели с жестким и упругим подвесом при его периодическом возмущении. Выявлены причины возникновения автоколебаний в подобных системах.
Текст раздела в части «Исследование нелинейных вибрационных эффектов при возбуждении колебаний упругих систем и систем твердых тел в приложении к различным технологическим системам и процессам, включая вибрационные технологические процессы и машины, а также виброзащиту оборудования и человека-оператора» (руководитель направления – д.т.н., проф. Пановко Григорий Яковлевич) изменить следующим образом:
· Исследована задача о движении шайбы вдоль упругого стержня, находящегося в условиях параметрического возбуждения и установлена взаимосвязь между его колебаниями и режимами подъема кольца (разновидность модели «маятника Челомея»). Установлены условия, при которых происходит эффективное гашение параметрических колебаний стержня за счет подъема шайбы; выявлен асинхронный автоколебательный механизм подъема шайбы.
· Выявлено существование оптимальных параметров вибрации в транспортно-технологических системах с разрывным некулоновым трением.
· 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 которых маятник остается неподвижным и в системе не возникают дополнительные резонансы.
· Предложена система автоматического поддержания резонансных колебаний рабочих органов вибрационных технологических машин с дебалансными (инерционными() самосинхронизирующимися вибровозбудителями, основанная на результатах анализа динамики расчетной схемы вибрационной машины и натурного моделирования.
|
|
| 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) | |
