Анотація до роботи:

Абрамова Л.М. Удосконалення вузлів ущільнень і направляючих ковальсько-пресового обладнання на основі розроблених гідравлічно регульованих посадочних з'єднань.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 - процеси і машини обробки тиском. - Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля, Луганськ, 2007.

Дисертація спрямована на розробку регульованих у сполученнях втулок, що можуть застосовуватися в ковальсько-пресовому обладнанні як щілинні ущільнення, циліндричні направляючі, утримуючі пристрої при зарядці циліндрів-аккумуляторів гідропружного приводу високошвидкісних молотів. Регулювання здійснюється подачею регульованого тиску рідини на ущільнену зовнішню поверхню втулки, що приводить до зменшення зазору на її внутрішній поверхні, сполученої зі штоком, циліндричним стержнем - направляючої. Розроблено нову систему експертної порівняльної оцінки властивостей ущільнень за вісьма показниками. Фізична і математична моделі регульованих у сполученнях втулок (РСВ) засновані на розрахунку товстостінних циліндрів з використанням залежностей Ляме і тонкостінних оболонок з використанням диференціальних рівнянь прогину оболонок. Експериментально досліджені, у залежності від матеріалу втулок, зовнішнього регульованого і внутрішнього перемінного тиску, сили тертя, величини витоків, розподіл тиску по довжині втулки. Реалізація РСВ проводилася в проектах гідроциліндрів ковальсько-пресового обладнання, у плунжерних насосах для насосно-акумуляторних станцій. Розроблено схему насоса з кульковими плунжерами і з установленими РСВ. Матеріали дисертації використовуються в навчальному процесі.

1. На основі аналізу існуючих типів ущільнювальних пристроїв КПО визначена перспективність застосування щілинних ущільнень як найбільш довговічних і виділений їхній основний недолік - відсутність механізму безперервного регулювання в сполученнях герметизуючої щілини в залежності від витоків і зносу. Уперше були розроблені регульовані (шляхом подачі тиску на їхню зовнішню поверхню) по діаметру щілинні втулки-ущільнення з компенсацією зносу і керовані від величини витоків через ущільнення. Показано ефективність застосування регульованих у сполученнях втулок як направляючих і утримуючих пристроїв у КПО (пресах, молотах, ковальських автоматах, штампах і інших) за рахунок компенсації зносу.

2. Набула розвитку система експертної порівняльної оцінки параметрів різних ущільнень, застосовуваних у КПО, і на її основі обґрунтована перспективність розроблювальних регульованих у сполученнях ущільнень. Розроблені нові (підтверджені шістьма патентами) технічні рішення по пристроях регулювання ущільнень, направляючих і утримуючих пристроїв.

3. Розроблені фізичні і математичні моделі нових регульованих по діаметру щілинних втулок-ущільнень, циліндричних направляючих і утримуючих пристроїв, відмінною рисою яких є врахування різного навантаження зовнішніх і внутрішніх діаметрів, механічних властивостей матеріалу втулок. Отримані аналітичні вираження розрахунку граничних регулюючих тисків для товстостінних втулок і ліній прогину тонкостінних втулок. Складені програми розрахунків на ПЕОМ деформації регульованих у сполученнях втулок при різних граничних умовах їхньої роботи. Установлено, що втулки, виконані з матеріалів з відносно малим модулем пружності (капрон, фторопласт, текстоліт), можуть утрачати стійкість, шарнірне закріплення втулок збільшує їхню стійкість, забезпечуючи зазор на обох кінцях втулок.

4. Розроблена і досліджена оригінальна експериментальна установка, що дозволила провести комплексні випробування регульованих у сполученнях втулок з різних матеріалів на мінеральному маслі і воді. Досліджувалися сили тертя, витоки через щілину, розподіл тиску по довжині регульованої щілини, установлені величини регульованого тиску, що забезпечує нульовий зазор у щілині, який залежить від матеріалу втулки, початкового зазору і в'язкості рідини. Випробування регульованих втулок на воді підтвердили їхню ефективність. Витоки води тиском 32 МПа на текстолітових втулках припиняються при тиску регулювання 10 МПа (на досліджуваних втулках r_з = 25 мм, r_вн = 20 мм), що відповідає розрахунковому значенню тиску з похибкою ±10%.

5. Результати досліджень оброблялися методами математичної статистики. Відтворюваність експерименту підтверджується критеріями Кохрена: G_кр> G:

G_кр = 0,2598,G_{р стали} = 0,210366, G_{р чавун} = 0,153477, G_{р латун} = 0,138678; G_кр = 0,393433,

G_{р текст} = 0,379734; G_кр = 0,48, G_{р капр} = 0,461078 при рівні значимості q = 0,05. Адекватність математичного опису проведених експериментів підтверджується критеріями Фішера, F_кр > F, наприклад, для латунних РСВ F_кр = 1,87, F = 0,897756; для текстолітових РСВ F_кр = 2,289, F = 0,895902 при рівні значимості q = 0,05. Межі похибок, розрахованих по дисперсії адекватності, становлять для величин зусиль переміщення: для сталевих РСВ ± 9,3% ; для чавунних РСВ ± 5,6%; для латунних РСВ ± 6,2%; для текстолітових РСВ ± 7,0%; для капронових РСВ ± 11,8% при довірчій імовірності Р = 0,95.

6. Розроблені РСВ і методики їхнього розрахунку рекомендуються для застосування як ущільнювальні пристрої в гідроциліндрах КПО, що працюють на мінеральних маслах. При їхній роботі на воді й емульсіях втулки - ущільнення повинні виготовлятися з корозійно-стійких матеріалів з низьким модулем пружності, наприклад, з текстоліту Е_м = (6 – 10)10³ МПа.

Застосування РСВ як направляючих у різному КПО забезпечує підвищення точності роботи сполучень в устаткуванні, компенсацію зносу, підвищення довговічності. Розроблені 15 схем направляючих з механічним регулюванням зазору, що рекомендуються до застосування в умовах, де потрібна підвищена жорсткість. Застосування РСВ як утримуючих пристроїв у КПО з ГПП забезпечує спрощення їхньої конструкції й обслуговування, зниження габаритів, особливо при застосуванні фрикційних вставок на втулку або направляючу, підвищення ККД за рахунок зниження втрат на дроселювання рідини при спрацьовуванні. Застосування РСВ у плунжерних насосах у НАС гідропресів дозволяє збільшити довговічність плунжерів і ущільнень у кілька разів, підвищити ККД насосів. РСВ дозволили спроектувати принципово новий насос з радіально-рухливими плунжерами у вигляді куль, розміщених у гільзах у вигляді РСВ, що знижує масу насоса майже в 10 разів, займану площу в 4-5 разів, при збереженні тиску і витрати рідини.

7. Основні результати роботи за новими конструкціями і розрахунками РСВ у КПО, насосах, складанні машин прийняті для впровадження на ВАТ СКМЗ, ЗАТ НКМЗ, АТ «Енергомашспецсталь», ВАТ „ТІСО” (м. Краматорськ). Положення дисертації впроваджені в навчальний процес кафедр "Основи конструювання механізмів і машин", "Машини і технологія обробки металів тиском" Донбаської державної машинобудівної академії в дисциплінах "Стандартизація, метрологія, контроль", "Метрологія, стандартизація, сертифікація", "Ковальсько-пресове обладнання", "Сучасне обладнання КШЦ", а також при курсовому і дипломному проектуванні.

Публікації автора:

1. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Обухов А.Н. Повышение надежности уплотнительных устройств для гидроупругих приводов // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении: Сб. науч. тр. – Краматорск: ДГМА, 1998. – С.348 – 349.

2. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Обухов А.Н. Повышение надежности уплотнительных устройств гидрооборудования металлургических машин // Защита металлургических машин от поломок: Сб. науч. тр. – Мариуполь, 1998. – Вып. 3. – С. 202-203.

3. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Обухова О.А. Симметричная деформация тонкостенных цилиндрических втулок-уплотнений // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 1999. – С. 310 – 312.

4. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Обухов А.Н. Разработка комплексов уплотнений для гидроцилиндров кузнечно-прессовых машин // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2000. – С. 416 – 418.

5. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н. Экспериментальная установка для исследования щелевых втулок-уплотнений гидроцилиндров // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. – Краматорськ-Слов’янськ, 2000. – С. 383 -385.

6. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н. Развитие конструкций щелевых втулок-уплотнений для гидросистем прессов и станков // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. – Краматорськ, 2001. – С. 42- 46.

7. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Результаты экспериментального исследования регулируемых щелевых втулок-уплотнений // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2002. – С. 412 – 415.

8. Абрамова Л.Н. Развитие бесконтактных уплотнений для гидропневмоцилиндров кузнечно-прессового и станочного оборудования

//Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Темат.зб. наук. пр. – Краматорськ-Хмельницьк, 2002. – С.512-515.

9. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Повышение надежности гидравлических цилиндров станков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2002. - № 12. – С. 93- 96.

10. Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Особенности изготовления элементов гидросистем кузнечно-прессового и станочного оборудования с применением щелевых втулок-уплотнений // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Темат. зб. наук. пр. – Краматорськ-Слов’янськ, 2003. – С. 371 – 373.

11. Абрамова Л.Н., Еремкин Е.А. Исследование щелевых втулок-уплотнений для гидроцилиндров прессов при работе на воде //Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Темат. зб. наук. пр. – Краматорськ-Слов’янськ, 2003. – С. 576- 578.

12. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Цилиндры для станков и прессов с компенсацией износа и регулировкой утечек // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Темат. зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2004. - С. 67 – 69.

13. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н. Методы экспериментальных исследований уплотнительных устройств кузнечно-прессовых машин с гидроприводом

//Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Темат. зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – С. 80 – 84.

14. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Одно из направлений повышения точности цилиндрических направляющих и подшипников скольжения станков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – Вып. 18. – С. 125 – 129.

15. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Гидравлические цилиндры в технологическом гидрофицированном оборудовании // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – Вып. 18. – С.100 – 106.

16. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н. Развитие классификации регулируемых щелевых уплотнений // Вісник. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – С.69-72.

17. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Моделирование систем удержания подвижных частей высокоскоростных молотов при накоплении упругой энергии в рабочем цилиндре-аккумуляторе // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Темат. зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2006. – С. 442-446.

18. Абрамова Л.Н., Роганов М.Л. Исследования регулируемых щелевых втулок-уплотнений гидроцилиндров кузнечно-прессового и станочного оборудования // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В.Даля. – Ч.1. - Луганськ, 2006. - № 6. – С. 58- 61.

19. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Еремкин Е.А. Новые щелевые уплотнения для гидроцилиндров металлургического и горнорудного оборудования

//Перспективы развития горно-металлургического комплекса: Материалы межд. науч.-практич. конф. – Краматорск: НКМЗ, 6-7 сентября 2004. – С. 92-93.

20. Роганов Л.Л., Корчак Е.С., Абрамова Л.Н. Новейшие разработки в области гидропривода кузнечно-прессовых и других машин // IV Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Интеллект» молодых- производству 2005»: Сб. тезисов. – Краматорск: НКМЗ, 14-16 ноября 2005.–С. 66-67.

21. Роганов Л.Л., Абрамова Л.Н., Жуков Н.Б. Развитие насосов для насосно-аккумуляторных станций гидропрессов // IV Міжнародної науково-технічної конференції „Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку”: Зб. тезисів. – Краматорськ: ДДМА, 2006. – С. 87.

22. Пат. 40095 Україна, 7 F 16 J 15/44. Пристрій з щілинним ущільненням для гідроциліндрів / Л.Л. Роганов, Л.М. Абрамова (Україна). - № 2000042170; Заявлено 17.04.2000; Опубл. 16.07.2001, Бюл. № 6.

23. Пат. 58664 Україна, 7 F16К17/196. Регулятор тиску для маловитратних пристроїв / Л.Л. Роганов, Л.М. Абрамова (Україна). - № 2002021640; Заявлено 27.02.2002; Опубл. 15.08.2003, Бюл. №8.

24. Пат. 68891 Україна, 7 F16К17/196. Регулятор тиску для маловитратних пристроїв гідроприводу / Л.Л. Роганов, Л.М. Абрамова (Україна). –

№ 20031110325;Заявлено 17.11.2003;Опубл.16.08.2004, Бюл. № 8.

25. Пат. 13919, Україна F 16J 15/00. Пристрій з керованим щілинним ущільненням для гідропневмоциліндрів / Л.Л. Роганов, М.Л. Роганов,

Л.М. Абрамова (Україна). - № 200510746; Заявлено 14.11.2005; Опубл. 17.04.2006, Бюл. № 4.

26. Пат. 16393, Україна В 21 J 7/00. Пристрій для утримання рухомих частин високошвидкісних молотів / Л.Л. Роганов, Л.М. Абрамова, М.Л. Роганов (Україна). - № 200512717; Заявлено 28.12.2005; Опубл. 15.08.2006, Бюл. № 8.

27. Пат. 16487, Україна F16K 21/00. Джерело тиску рідини для маловитратних пристроїв / Л.Л. Роганов, Л.М. Абрамова, М.Л. Роганов (Україна). - № 200601079; Заявлено 06.02.2006; Опубл. 15.08.2006, Бюл. № 8.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих в співавторстві:

[5, 6, 9, 12, 25, 26, 27] - обґрунтовано доцільність використання схем регульованих ущільнень у КПО та інших пристроях, розроблена, уведена в дію і дослідженна експериментальна установка;

[1, 14, 15, 19, 21, 22] - запропоновані регульовані ущільнення, направляючі і утримуючі пристрої для гідропружних приводів машин, пресів, циліндрів, насосів;

[2, 3, 4] - розроблена математична модель тонкостінної оболонки, реалізовані чисельно програмні засоби з автоматизованого розрахунку основних показників регульованих у сполученнях втулок;

[7, 11, 13, 18] - розроблена методика і проведені експериментальні дослідження втулок-ущільнень, направляючих, утримуючих пристроїв, статистично оброблені результати досліджень;

[10, 20, 23, 24] - розроблена методика розрахунку, виготовлення регульованих втулок, пристроїв для їхнього використання;

[16, 17] - розроблена методика класифікації і моделювання регульованих в сполученнях втулок, сформульовані вимоги до утримуючих пристроїв

високошвидкісних молотів.