Анотація до роботи:

Пістунов І. М. Моделі та методи оптимізації триботехнічних показників вузлів тертя ковальсько-штампувального обладнання . – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.04 – “Тертя та зношування в машинах”. Національний авіаційний університет, Київ, 2005.

Робота присвячена розробці єдиної концепції запровадження антифрикційних матеріалів у вузли тертя машин ковальсько-штампувального обладнання на підставі розроблених автором пристроїв для фізичного моделювання та математичних моделей сферичного шарніра та кулькового передавального механізму (КПМ). Були створені оригінальні методики по проведенню й обробці експериментів: планування складних якісно-кількісних експериментів, апроксимації експериментів, що мають якісні зміни у досліджених процесах, оптимального розрахунку коефіцієнтів масштабного переходу з моделі на натуру. Створено методики розрахунку оптимальної форми антифрикційних вкладишів у сферичному шарнірі та оптимальної форми трубопроводу в КПМ. Наведено розрахунки для сферичних опор кар’єрних екскаваторів та застосування КПМ замість силових гідромагістралей у ковальсько-штампувальному обладнанні.

Результатом виконання дисертації є вирішення науково-прикладної проблеми розробки теоретичних основ оптимізації показників стану вузлів тертя ковальсько-штампувального обладнання.

Наукове значення роботи – вперше розроблено єдину концепцію по оптимальному вибору антифрикційних матеріалів для вузлів тертя ковальсько-штампувального обладнання за критеріями мінімуму відхилення втрат на тертя або довговічності вузла тертя від наперед заданого значення.

Прикладне значення полягає в тому, що зроблено значний внесок для розв’язання задач рівномірного зношення у шарнірах, які містять антифрикційні матеріали.

1. Для розрахунків втрат на тертя в сферичних шарнірах, що містять антифрикційні матеріали, товщина яких перевищує 1,5 % від діаметру шарніра, для якого характерним є зміни напрямків робочих зусиль та швидкостей, створено математичні моделі втрат на тертя в сферичному та циліндричному шарнірах при застосуванні, в яких враховано реологічні властивості вкладишу, що забезпечує високу точність розрахунків на рівні 15-30%.

2. Оптимальний розрахунок схеми кулькопроводу що базується на принципах досягнення мінімуму відхилень к.к.д. від заданого рівня базується на математичних моделях втрат на тертя в кульковому передавальному механізмі, які містять антифрикційні матеріали, що відрізняються більшою точністю розрахунків, а також врахуванням S-подібної ділянки та переходів на ділянки інших типів. Помилка розрахунків не перевищує 0,5-10%.

3. Оптимальний вибір антифрикційного матеріалу для проектованої пари тертя потрібно здійснювати на підставі за критерієм мінімального відхилення втрат на тертя від заданого рівня за апроксимаційними залежностями, для яких режими роботи вузла є константами, а твердість за Брінеллем та крайовий кут змочування рідиною антифрикційного матеріалу – змінними, за якими проводиться оптимізація.

4. Оптимальні конструкції антифрикційних вкладишів, для яких запропоноване теоретичне обґрунтування, розроблено для сферичних та циліндричних шарнірів, в яких вперше вирішено задачу забезпечення рівномірного питомого тиску по всій площі вкладиша, що забезпечує подовження терміну служби таких вкладишів. Довговічність антифрикційних вкладишів у сферичних та циліндричних шарнірах з оптимальною формою робочої поверхні на 30% більша за конструкції шарнірів із суцільним покриттям.

5. Методики планування триботехнічних експериментів, які відрізняються від існуючих застосуванням чисел Соболя, дозволяють будувати плани з меншою кількістю точок і найменшим рівнем коефіцієнта кореляції поміж окремими точками плану (на 30-200% з гарантованим, більш рівномірним за існуючі, покриттям поля експерименту), що забезпечує можливість застосування апроксимаційних залежностей, відмінних від поліномі другого порядку.

6. Застосування оптимальної побудови модельних експериментів, за критерієм мінімального відхилення фізико-механічних властивостей пар тертя на моделі і в натурі дозволяє проводити модельні експерименти з тими ж парами тертя, які будуть експлуатуватися у вузлі, що моделюється.

7. Точне значення похибок при вимірюванні коефіцієнта тертя, які виникають за рахунок впливу маси вимірювальної системи, може бути знайдено за графіком зміни у часі сили (моменту) тертя, що збільшує точність вимірювань на 0,5-6% у порівнянні з існуючими методиками.

8. Для випадків якісних переходів процесу тертя від одного виду до іншого, найбільш точними по критерію адекватності є апроксимаційні залежності які базується на принципах кластерного аналізу.

За результатами теоретичних та експериментальних досліджень можна надати такі рекомендації по їх використанню:

1. При розрахунку оптимального антифрикційного матеріалу для конкретного вузла тертя потрібно використання методики оптимального вибору антифрикційних матеріалів за критерієм мінімуму втрат на тертя або максимуму довговічності зі змінними параметрами, якими є крайовий кут змочування та твердість за Брінеллем.

2. Отримані закономірності та методики пропонується використовувати проектно-конструкторським організаціям при конструюванні вузлів тертя ковальсько-штампувального обладнання.

3. Нові теоретично положення і методики з теорії проектування вузлів тертя ковальсько-штампувального обладнання, отримані в дисертаційній роботі, рекомендується застосувати у навчальному процесі вищих навчальних закладів при підготовці спеціалістів за спеціальностями „Машини та обладнання для обробки металів тиском”, “Машини та агрегати металургійних виробництв”, “Підіймально - транспортні машини”.

4. Дисертація визначає перспективні напрями підвищення зносостійкості трибосистем ковзання машин. Автором одержані нові науково обґрунтовані результати в галузі тертя та зношування машин, які забезпечують вирішення важливої прикладної проблеми підвищення експлуатаційних характеристик ковальсько-штампувального обладнання.

Публікації автора:

1. Пистунов И.Н. Програма для моделирования триботехнических характеристик //Управляющие системы машины. – 1988. – № 2. – С. 92—91.

2. Пистунов И.Н. Инерционные и кинематические погрешности при измерении сил (моментов) трения //Трение и износ. – 1990 –Т. 11. №4. – С.723-730.

3. Pistunov I.N. Friction loss in a ball transmission machanism //Tribologia. Teoria i practika. – Radom. – 1991. – №1. – P.12-15.

4. Пистунов И.Н. Использование — распределения при планировании и анализе триботехнических экспериментов //Трение и износ.–1991.–Т. 12, – № 2. – С. 239—245.

5. Пистунов И.Н., Бурдиян В.П.. Потери на трение в шариковом передаточном механизме// Трение и износ. – 1991 –Т..12..№4.– С.721-726.

6. Пистунов И.Н. Применение теории распознавания образов к аппросимации триботехнических экспериментальных данных // Трение и износ. Том 12. – 1990 – №5. – С.789-794.

7. Пистунов И.Н. Оптимальный выбор масштабных коэффициентов перехода.// Трение и износ. – 1994. –Т. 15. №3. – С.435-439.

8. Казимиров И.П., Пистунов И.Н., Плошенко И.Г. Измерение момента (коэфициента) трения покоя на серийных машинах и др. //Метрология. – 1988. – №4. – С.40-44.

9. Казимиров И.П. , Пистунов И.Н., Лымарь В.В. Повышение точности измерения момента трения на машине УМТ-1. // Заводская лаборатория. – 1988. – №7. – С.84-85.

10. Мамон Л.И., Дудка А.Н., Пистунов И.Н. Расширение функциональных возможностей серийных машин трения/ // Заводская лаборатория. – 1989 – №3. – С.61-64.

11. Пістунов І. М. Апроксимація результатів триботехнічних експериментів із застосуванням теорії розпізнавання образів// Вібрації в техніці і технологіях. – 2000. – №4(16). – С.32-36.I

12. Пістунов І. М. Розрахунки оптимальних масштабних коефіцієнтів //Сб. научн. трудов НГАУ. – 2000. – №10. – С.244-248.

13. Пістунов І. М. Планування та аналіз технічних експериментів з застосуванням розподілів// Гірнича електромеханіка та автоматика. – 2000. – №65. – С.80-87.

14. Пістунов І. М. Динамічна модель сферичного шарніра з полімерними вкладишами//Науковий вісник НГАУ. – 2001. – №1. – С.54-57.

15. Пістунов І. М. Методика розрахунку оптимальної форми антифрикційних вкладишів у сферичному шарнірі //Науковий вісник НГАУ. – 2001. – №2. – С.36–38.

16. Пістунов І. М. Експериментальна перевірка математичних моделей сферичного шарніра з вкладишами // Науковий вісник НГАУ. – 2001. – №3. – С.58-61.

17. Пістунов І. М. Оцінка деформаційних складових втрат на тертя в антифрикційних вкладишах великогабаритного сферичного шарніра //Геотехническая механика.: Сб. науч. трудов ИГТМ. –Днепропетровск. – 2001. – Вып.27. –С.108-112.

18. Пістунов І. М. Оптимальне розташування антифрикційних вкладишів у сферичному шарнірі зі зрізаним полюсом. // Геотехническая механіка: Сб. науч. трудов ИГТМ. –Днепропетровск. – 2000. – Вып.23.–С.171-176.

19. Пістунов І. М. Модифікація вузлів тертя машин гірничо-металургійного комплексу //Сб. научн. трудов НГАУ. – 2001. – № 11. – С.96-99.

20. Пістунов І. М. Розрахунок інерційних погрішностей при вимірюванні тяги шахтного локомотива //Гірнича електромеханіка та автоматика. – 2001. – №66. – С.84-87.

21. Пістунов І.М., Цапко В.К. Оптимальний вибір антифрикційного матеріалу. //Сб. научн. трудов НГАУ. – 2002. – № 13, т.2. – С.193–198.

22. Цапко В.К., Пістунов І.М. Оптимальний вибір антифрикційного матеріалу по критерію мінімуму тертя //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001. - №6. - С.94-97.

23. Цапко В.К., Пістунов І.М. Розрахунок довговічності вузла тертя з антифрикційним матеріалом //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - №4. - С.87-90.

24. Пістунов І.М. Оптимальна форма антифрикційних вкладишів. //Сб. научн. трудов НГУ. – 2003. – № 18. – С.186–195.

25. Опора скольжения: А.с. 1557379 СССР, МКИ² F 16 C 17/03 // И.Н.Пистунов, И.П.Казимиров, А.В.Балев, И.Г.Плошенко, В.П.Бурдиян, О.В.Коваленко (СССР).-№4467072/31-27; Заявлено 27.07.88; Опубл. 15.04.90 . Бюл.№14. – 3с.ил.

26. Регулируэмый подшипник скольжения: А.с. 1449721 СССР, МКИ² F 16 C 17/02 // И.Н.Пистунов, И.П.Казимиров, А.В.Балев, А.П.Маневич (СССР).-№4198739/31-27; Заявлено 24.02.87; Опубл. 7.01.89 . Бюл.№1. – 3с.ил.

27. Регулируэмый подшипник скольжения: А.с. 1640464 СССР, МКИ² F 16 C 17/02 // И.Н.Пистунов, И.П.Казимиров, А.В.Балев, О.В.Коваленко, (СССР).-№4680421/27; Заявлено 08.04.89; Опубл. 7.04.91 . Бюл.№13. – 1с.ил.

28. Способ оценки адгезионных свойств полимерных материалов: А.с.1442887 СССР, МКИ² G 01 N 19/78 //И.Н.Пистунов, А.В.Чичинадзе, Л.И.Мамон, А.Н.Дудка, Л.И.Мамон, И.П.Казимиров (СССР).-№4148412/25-28; Заявлено 04.10.86; Опубл. 07.12.88 . Бюл.№45. – 2с.ил.

29. Сферическая опора: А.с. 1368517 СССР, МКИ² F16C 17/08, 23/04 //И.Н.Пистунов, С.А.Бреус, В.Д.Сушков, Ф.П.Санин, И.П.Казимиров, С.А.Ефремкин (СССР).-№3978887/25-27; Заявлено 10.11.85; Опубл.23.01.88; Бюл.№3. – 3с.ил.

30. Сферическая опора: А.с. 1781476 СССР, МКИ³ F 16 C 17/08 //И.Н.Пистунов, С.А.Ефремкин, И.П.Казимиров, В.Д.Сушков, С.А.Бреус (СССР). - №1368517; Заявлено 15.03.90; Опубл. 15.12.92. Бюл. №46. – 4с.ил.

31. Устройство для дистанционной передачи возвратно-поступательного движения: А.с.1323798 СССР, МКИ² F 16 H 21/08 //И.Н.Пистунов, И.П.Казимиров, Н.Ф.Ряполов, В.М.Семеринов, В.Д.Сушков, С.А.Бреус (СССР).-№3976376/25-28: Заявлено 10.11.85; Опубл. 15.07.87. Бюл.№26. – 4с.ил.

32. Устройство для испытания материалов на трение и износ: А.с.1355905 СССР, МКИ² G 01 N 3/56, 19/60 //И.Н.Пистунов, И.П.Казимиров, В.Д.Сушков, С.А.Бреус, С.А.Єфремкин, А.В.Балев, А.М.Дынько, В.М.Семеринов (СССР).-№3988853/25-28; Заявлено 16.12.85; Опубл. 30.11.87. Бюл.№44. – 4с.ил.

33. Устройство для испытания материалов на трение и износ: А.с.1377672 СССР, МКИ² G 01 N 3/56, 19/60 //И.Н.Пистунов, И.П.Казимиров, В.Д.Сушков, С.А.Бреус, С.А.Єфремкин, В.В.Лымарь (СССР).-№3988854/25-28; Заявлено 16.12.85; Опубл. 29.02.88. Бюл.№8. – 3с.ил.

34. Устройство для определения вида износа поверхностей трения. А. с.1307299 СССР, МКИ² G 01 №3/56, 19/60 // И.Н. Пистунов, И.П. Казимиров, С. А.Єфремкин /СССР/. — №3860551/25-28: Заявлено 20.02.85.; Опубл. 30.04.87 . Бюл.№16.. 3с ил..

35. Устройство для испытания шаровых шарниров: А.с.1379701 СССР, МКИ² G 01 N 3/56, 19/78 //И.Н.Пистунов, В.Д.Сушков, О.Б.Кривошеина, О.Л.Денисенко, Л.К.Гаврилычев, А.Н.Дудка, Л.И.Мамон, А.М.Дынько (СССР).-№4121412/25-28; Заявлено 19.09.86; Опубл. 07.03.88. Бюл.№9. – 3с.ил.

36. Устройство для испытания шаровых шарниров: А.с.1659773 СССР, МКИ² G 01 N 3/56, 19/86 //И.Н.Пистунов, В.П.Бурдиян, С.А.Ефремкин, Л.И.Мамон, В.М.Семеринов (СССР).-№4667713/27; Заявлено 07.02.89; Опубл. 30.06.91. Бюл.№24. – 4с.ил.

37. Устройство для определения краевого угла смачивания: А.с.1469319 СССР, МКИ² G 01 N 13/02 // И.Н.Пистунов, А.М.Дынько, И.П.Казимиров, С.П.Суховой, А.В.Балев (СССР).-№4198332/24-25; Заявлено 24.02.87; Опубл. 30.03.89 . Бюл.№12. – 3с.ил.

38. Устройство для установки неподвижного образца к машине для испытания на изнашивание: А.с.1295296 СССР, МКИ² G 01 N 3/56, 19/74 //И.Н.Пистунов, И.П.Казимиров, В.В.Мищенко, В.В.Лымарь, Л.И.Мамон, С.А.Єфремкин (СССР). – №3964440/25-28; Заявлено 16.10.85; Опубл. 07.03.87. Бюл.№9. – 3с.ил.

39. Пистунов И.Н., Лымарь В.В. Методика планирования триботехнических экспериментов типа “состав-свойство” для композиционных материалов/ Тез. докл. Всесоюзной научно-практической конференции “Триботехнические испытания в проблеме контроля, качества материалов и конструкций” г. Рыбинск. –1989. – Ч. II. – С.154-155.

40. Pistunpv I.N. Spherical Joint with Polymeric Bearing Dinamic Model/6th Internacional Congress on Tribology “EUROTRIB–93” august 30– September 2, 1993. – Budapest, Hungary.-1993. – Р. 11.

41. Пістунов І.М. Модифікація вузлів тертя машин та агрегатів гірничо-металургійного комплексу. /Тез. доп. Лругої Всеукраїнської науково-практичної конференції “Україна наукова – 2002”, Дніпропетровсь-Черкаси-Львів.(10-24 травня 2002 р.) – Дніпропетровськ, – т.13. – С.17.

42. Пістунов І.М., Цапко В.К. Оптимальний вибір антифрикційного матеріалу./ Тез. доп. Міжнародн. Науково-практичної конференції “Проблеми механіки гірничо-металургійного комплекса”, м.Дніпропетровськ, 28-31 травня. – Дніпропетровськ: НГУ. – 2002. – С.7.

43. Пістунов І.М. Оптимальне запровадження антифрикційних матеріалів у вузли тертя машин та агрегатів обробки тиском./ / Тез. доп. VI міжнародн. науково-практичної конференції “Проблеми механіки гірничо-металургійного комплекса”, м.Дніпропетровськ, 25-28 травня. – Дніпропетровськ: НГУ. – 2004. – С.45.