Дворянин Ігор Васильович. Динамічні процеси в пожежних установках на основі помп з криволінійно- профільованими роторами: дисертація канд. техн. наук: 05.02.09 / Національний ун-т "Львівська політехніка". - Л., 2003.
Анотація до роботи:
Дворянин І.В. Динамічні процеси в пожежних установках на основі помп з криволінійно–профільованими роторами. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09. – динаміка та міцність машин.- Національний університет “Львівська політехніка”. – Львів, 2003.
Найбільш важливими вимогами, які ставляться до пожежно–технічного та рятувального озброєння є надійність, продуктивність та швидкість бойового розгортання. У дисертації запропоновано конструкцію пожежної насосної установки на основі помпи з криволінійно-профільованими роторами, що значною мірою задовольняє дані вимоги.
Розроблено математичні моделі та досліджено динамічні процеси, що виникають під час експлуатації помп з дволопатевими та багатолопатевими роторами. Проведено теоретичні дослідження усталених і перехідних режимів роботи насосних установок та визначено основні параметри, що безпосередньо впливають на функціональну здатність конструкції. Досліджено міцність та жорсткість основних функціональних елементів помпи, запропоновано методику розрахунку та оптимізації профільних, радіальних і торцевих зазорів.
На основі наукового аналізу сучасного стану та розвитку пожежної техніки, яка використовується бойовими підрозділами Міністерства з надзвичайних ситуацій України, показано, що існуючі насосні установки для гасіння пожеж забезпечують вимоги продуктивності роботи, проте їх надійність є недостатньою. Тому актуальною науковою задачею є розроблення та оптимізація конструкцій високоефективних пожежних помп, що забезпечують поєднання високих показників продуктивності і надійності.
Розроблені математичні моделі і алгоритми розрахунку динамічних процесів, що виникають у механічних системах насосних установок на основі помп з криволінійно-профільованими роторами, які дають можливість визначати кінематичні і силові характеристики експлуатаційних режимів роботи установок з урахуванням особливостей дії рушійних сил, робочих навантажень, а також пневматичних або гідравлічних явищ в порожнинах помпи.
Показано, що за однакових розмірів та частоти обертання, продуктивність дволопатевої помпи в 1,88 рази більша від продуктивності трилопатевої. Це пояснюється тим, що збільшення кількості лопатей ротора приводить до зменшення робочого об’єму помпи, оскільки збільшується площа поперечного перерізу ротора.
Встановлено, що коливання витрат рідини, а, отже, і продуктивність помпи з криволінійно-профільованими роторами, неодмінно породжують коливання тиску. Однак ці коливання є незначними, що пояснюється ефектом дроселювання рідини в зазорах конструкції.
Враховуючи результати досліджень динамічних процесів, що виникають під час роботи дволопатевої помпи з криволінійно-профільованими роторами та, беручи до уваги вплив на значення міжроторного радіального зазору технологічних, конструктивних та теплофізичних параметрів, встановлено, що відносні кутові коливання роторів є найвагомішим чинником, який формує величину цього зазору.
Амплітуда відносних кутових коливань роторів в процесі всмоктування води є більш, ніж утричі меншою від цієї ж амплітуди в процесі нагнітання. Встановлено, що відсутність моменту сил тертя роторів об воду майже не впливає на зростання амплітуди їх відносних коливань. З цього можна зробити висновок, що небезпечніші коливаннями роторів виникають в процесі нагнітання рідини. В режимі всмоктування вібрації роторів проявляються у меншій мірі.
На основі результатів розрахунків на міцність та жорсткість деталей помпи, виконаних над її твердотільною моделлю за допомогою методу скінчених елементів, встановлено, що найбільш навантаженим елементом конструкції є вхідний вал. Податливість корпуса помпи може суттєво впливати на значення функціональних зазорів. Запропонована методика аналізу напружено-деформованого стану застосована для оптимізації конструктивних параметрів помпи.
Виконаними експериментальними дослідженнями динамічних процесів, що виникають під час при роботи насосної установки на основі помпи з криволінійно-профільованими роторами, доведено, що домінуючою частотою коливань роторів можна вважати частоту n»45,5 Гц. Встановлено, що амплітуда лінійних переміщень максимально-віддаленої від осі обертання поверхні ротора на найбільш навантажених режимах роботи дослідної установки становить приблизно 0,46 мм. Одержане значення збігається з аналогічним результатом теоретичних розрахунків. Це доводить працездатність помпи з криволінійно-профільованими роторами і підтверджує правильність теоретичних розрахунків.
Список опублікованих праць
Дворянин І. В. Шляхи підвищення надійності пожежних мотопомп // Машинознавство.– 2001, №8. – С. 41–43.
Харченко Є. В., Дворянин І. В. Особливості розрахунку та конструювання насоса типу Рутс // Науковий вісник УкрНДІ пожежної безпеки. – Київ: УкрНДІПБ МВС України: 2002.– №1(5). – С. 129–133.
Харченко Є. В., Дворянин І. В. Причини динамічних навантажень елементів привода при експлуатації роторного насоса типу Рутс // Пожежна безпека .– Львів: ЛІПБ, 2002.– № 2.– С. 106–111.
Харченко Є.В., Дворянин І.В. Оптимізація геометричних параметрів роторів рідинних насосів типу Рутс // Оптимізація виробничих процесів та технічний контроль у машинобудуванні та приладобудуванні. Вісник НУ “Львівська політехніка” №442.– 2002.– С. 122–125.
Дворянин И.В. Использование гидравлического насоса типа Рутс в качестве пульсаторного вибровозбудителя // Международный периодический сборник научных трудов . НПО “Вотум”, выпуск №11.– Одесса.– 2001.– С. 66–68.
Дворянин І. В. . Розробка конструкції пожежної мотопомпи на основі компресора типу Рутс// Збірник наукових праць Львівського інституту пожежної безпеки “Пожежна безпека–2001”, №1.– Львів, “СПОЛОМ”, 2001.– С. 189–191.
Дворянин І.В. Аналіз об’ємних втрат у зазорах між роторами та корпусом в рідинному насосі типу Рутс // Тези доповідей V міжнародної науково–методичної конференції “Інтеграція освіти, науки та виробництва”.– Луцьк , 2001.– С. 57–59.
Дворянин І.В. Шляхи підвищення надійності пожежних мотопомп // Тези доповідей 5-го міжнародного симпозіуму українських інженерів–механіків у Львові.– Львів, 2001.– С. 81.
