Анотація до роботи:

Кіндрацький Б.І. Багатокритеріальний структурно-параметричний синтез машинобудівних конструкцій. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.02 — машинознавство. — Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2004.

Запропоновано концепцію, розроблено методи й алгоритми багатокритеріального структурно-параметричного синтезу машинобудівних конструкцій (МБК) в умовах визначеності й невизначеності ситуації. Основою концепції та методу є принцип формування множини альтернативних парето-оптимальних (у межах своєї структури) варіантів МБК з подальшим вибором кращого з них за інтегральним критерієм якості та критерієм економічної доцільності на основі відображення множини альтернативних варіантів на множину реальних критеріїв якості.

Побудовані відповідні оптимізаційні математичні моделі, розроблено методики та здійснено в умовах визначеності ситуації багатокритеріальний структурно-параметричний синтез металоконструкції модуля лінійного переміщення та кулачкової запобіжної муфти, а в умовах невизначеності ситуації — пневмоприводу з інерційним навантаженням.

1. У дисертації розв’язана важлива науково-прикладна проблема — розроблені теоретичні основи багатокритеріального структурно-параметричного синтезу МБК за заданими характеристиками в умовах визначеності та невизначеності ситуації з метою відбору на ранніх стадіях проектування раціональних конструкцій і створення на їхній основі конкурентоспроможних виробів. Отримані результати забезпечують підвищення ефективності інженерних методів оптимального синтезу МБК і розвивають сучасний напрям — створення технології наскрізного проектування (Concurrent Technology).

2. Запропоновано концепцію, розроблені методи й алгоритми багатокритеріального структурно-параметричного синтезу МБК, сутність яких полягає у генеруванні альтернативних парето-оптимальних (у межах своєї структури) варіантів МБК різної структури, системному аналізі та виборі кращого з них на завершальній стадії за інтегральним критерієм якості (функцією сумарної корисності) та критерієм економічної доцільності (компенсацією за корисність) на основі відображення множини альтарнативних варіантів МБК на множину реальних критеріїв їхньої якості.

3. Розроблено метод системної оцінки технічного рівня та економічної доцільності альтернативних варіантів МБК з використанням основ теорії сумарної корисності, методів експертних оцінок та інтерполяції, що дало можливість звести багатокритеріальну задачу структурно-параметричного синтезу МБК на завершальній стадії до задачі вибору за двома інтегральними критеріями — функцією сумарної корисності та компенсацією за корисність, а отже, спростити процедуру обрання раціональної структури й параметрів МБК.

5. Розроблено метод векторної параметричної оптимізації МБК в умовах невизначеності ситуації, для усунення якої запропоновано здійснювати оптимізацію МБК спочатку за недетермінованими частковими критеріями і визначати проектні параметри, за яких ці критерії набувають екстремальних значень, з подальшим переведенням їх у критеріальні обмеження та оптимізацією за детермінованими частковими критеріями у звуженій області зміни проектних параметрів, що в 5 — 10 разів зменшує тривалість отримання розв’язку задачі порівняно із застосуванням відомих методів.

6. На основі запропонованих концепції, методів та алгоритмів синтезу розроблені відповідні методики і здійснено багатокритеріальний структурно-параметричний синтез в умовах визначеності ситуації двох характерних видів МБК (металоконструкції МЛП робочого органа крана-штабувальника АТСС і КЗМ). У результаті отримана стержнева металоконструкція, яка за інших однакових умов, у 6 разів легша і на 60 грн дешевша, ніж монолітна у вигляді суцільного циліндричного стержня. Спроектована КЗМ з трьома пружинами, яка має на 31% вищу точність спрацьовування і в 1,1 рази менші коефіцієнт перевищення номінального моменту після спрацювання та габарити, ніж КЗМ з центральною пружиною.

7. Побудовані придатні для багатокритеріального структурно-параметричного синтезу одно- та двокоординатні математичні моделі пневматичних приводів, що враховують зміну структури приводу під час роботи, пружно-дисипативні властивості ланок, тертя в кінематичних парах, вид і розташування гальмового пристрою, коливання робочого середовища при перетіканні через робочі порожнини приводу та гальмового пристрою. Досліджено вплив зазначенних чинників на динамічні характеристики пневмоприводу та виявлені шляхи їх покращання.

8. Запропоновано принципи побудови і розроблено нову (захищену трьома авторськими свідоцтвами на винаходи) конструкцію УПМЛП з розширеними функціональними можливостями, комбінованим способом гальмуванням і позиціонуванням поршня на жорсткому упорі в довільній точці робочого ходу, що забезпечує його роботу з позиційною системою керування і масами вантажу до 50 кг.

9. На основі запропонованих концепції і методів синтезу побудовано оптимізаційну математичну модель і розроблено методику багатокритеріального структурно-параметричного синтезу УПМЛП за заданими характеристиками в умовах невизначеності ситуації. В результаті її практичного застосування отримано раціональну структуру і конструктивні параметри УПМЛП для роботи з масою 40 кг та обмеженнями на значення тривалості робочого ходу 0,8 с, максимального пришвидшення 50 м/с² та швидкості в точці позиціонування 0,1 м/с.

10. Експериментально підтверджено адекватність розроблених у дисертації математичних моделей МБК реальним конструкціям (відхиленя між результатами моделювання та експериментів становить 9 — 35 %) і обґрунтована необхідність їхнього синтезу на основі багатокритеріальної оцінки якості.

11. Поставлена в дисертації мета досягнута, а сформульовані задачі розв’язані. Практичну цінність дисертації підтверджено актами використання запропонованої концепції та розроблених методів багатокритеріального структурно-параметричного синтезу при проектуванні конкретних машинобудівних конструкцій, що входять до складу сучасної техніки. Результати дисертації впроваджені у Львівському ПКІ конвеєробудування, ВАТ “Тернопільський комбайновий завод”, Харківському КБ з машинобудування імені О.О.Морозова і застосовуються у навчальному процесі та науково-дослідній роботі в Національному університеті „Львівська політехніка”.

12. Розроблені методи багатокритеріального структурно-параметричного синтезу МБК в подальшому доцільно розвинути з метою врахуванням технології виготовлення, складання та результатів конструкторського опрацювання на проміжних стадіях проектування і впровадити у прикладне програмне забезпечення сучасних систем автоматизованого проектування та інженерну практику.

Публікації автора:

1. Кіндрацький Б.І., Сулим Г.Т. Раціональне проектування машинобудівних конструкцій. - Львів: Кінпатрі лтд, 2003. - 280 с. (Розробив концепцію, методи й алгоритми багатокритеріального структурно-параметричного синтезу МБК за заданими характеристиками, провів багатокритеріальний структурно-параметричний синтез металоконструкції МЛП, КЗМ та пневматичного приводу).

2. Чернець М., Скварок Ю., Опеляк М., Кіндрацький Б. Дослідження механізмів та триботехнічних систем: Навч. посібн. / Під заг. ред. д.т.н., проф. М.Чернеця. - Дрогобич: Коло, 2003. - 440 с. (Написав два розділи посібника — „Основні види механізмів” та „Дослідження маніпуляторів”).

3. Комаров М.С., Киндрацкий Б.И., Битар М.Х. Динамика пневмопривода с тормозным устройством в конце хода // Известия вузов. Машиностроение. - 1984. - №9. - С. 74-78. (Розробив математичну модель і програму дослідження динаміки пневмоприводу з гальмовим пристроєм у кінці ходу, здійснив аналіз отриманих результатів).

4. Киндрацкий Б.И., Битар М.Х., Комаров М.С. Динамика пневмопривода с автономным тормозным устройством торсионного типа // Изветия вузов. Машиностроение. - 1985. - №12. - С. 66-71. (Розробив математичну модель пневмоприводу з гальмовим пристроєм торсіонного типу і провів дослідження його динаміки, взяв участь в аналізі результатів та формулюванні висновків).

5. Битар М.Х., Комаров М.С., Киндрацкий Б.И. Торможение привода с инерционной нагрузкой // Вестн. Львов. политехн. ин-та „Динамическая прочность машин и приборов”. - 1986. - №200. - С. 18-22. (Розробив математичну модель пневмоприводу з гальмовим пристроєм квазінульової жорсткості та провів аналіз результатів моделювання).

6. Киндрацкий Б.И., Битар М.Х. О синтезе на ЭВМ автономных тормозных устройств по заданным характеристикам пневмопривода // Вестн. Львов. политехн. ин-та „Динамическая прочность машин и приборов”. - 1987. - №210. - С. 50-53. (Сформулював задачу, розробив алгоритм і програму синтезу пневмоприводу за заданими характеристиками, взяв участь у формулюванні висновків).

7. Киндрацкий Б.И. Параметрический синтез гидравлического амортизатора для торможения движущихся масс в промышленных роботах с пневматическим приводом // Известия вузов. Машиностроение. - 1989. - №12. - С. 87-91.

8. Кіндрацький Б.І. Математичне моделювання обертального пневмоприводу промислового робота // Вісн. Львів. політехн. ін-ту „Динаміка, міцність та проектування машин та приладів”. - 1991. - №259. - С. 49-53.

9. Кіндрацький Б., Бервецький Г. Динаміка пневмопривідного модуля з позиційною системою керування // Машинознавство. - 1997. - №1. - С. 24-27. (Сформулював задачу, розробив алгоритм і програму моделювання, провів аналіз отриманих результатів, і сформулював висновки).

10. Кіндрацький Б. Концептуальні засади створення і конструкція універсального позиційного пневмопривідного модуля лінійного переміщення // Машинознавство. - 1997. - №3. - С. 20-29.

11. Кіндрацький Б.І. Вплив податливості ланок лінійного пневмоприводу з інерційним навантаженням на його динамічні характеристики // Машинознавство, 1997. - №4-6. - С. 37-40.

12. Кіндрацький Б.І., Бервецький Г.Ю. Вплив тертя у кінематичних парах пневмопривідного модуля на його динамічні характеристики // Вісник держ. ун-ту “Львівська політехніка” “Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. — 1998. - №354. - С. 10-14. (Сформулював задачу дослідження, розробив математичну модель, провів аналіз результатів моделювання).

13. Кіндрацький Б.І. Про параметричний синтез пневмопривідного модуля за критерієм сумарної корисності // Вісник Держ. ун-ту “Львівська політехніка” “Динаміка, міцність та проектування машин і приладів”. - 1999. - №376. - С. 17-20.

14. Кіндрацький Б.І. Оцінка впливу перехідних процесів на динамічну точність позиціювання пневмоприводу // Вісник Держ. ун-ту “Львівська політехніка” “Динаміка, міцність та проектування машин і приладів”. - 2000. - № 396. - С. 80-85.

15. Кіндрацький Б.І. Методологія і алгоритм багатокритеріального оптимізаційного синтезу пневмоприводів з інерційним навантаженням // Вісник Національного ун-ту “Львівська політехніка” “Динаміка, міцність та проектування машин і приладів”. - 2002. - №456. - С. 59-68.

16. Кіндрацький Б.І. Експериментальне дослідження динаміки приводу із запобіжною муфтою з профільним замиканням у стопорному режимі роботи // Вісник УкрДЛТУ. - 2002. - Вип. 12.8. - С. 169-174.

17. Кіндрацький Б., Сулим Г. Сучасний стан і проблеми багатокритеріального синтезу машинобудівних конструкцій (огляд) // Машинознавство. - 2002. - №10. - С. 26-40. (Зробив огляд і аналіз методів та алгоритмів структурного синтезу й параметричної оптимізації, запропонованував концепцію багатокритеріального структурно-параметричного синтезу МБК).

18. Кіндрацький Б.І. Концепція і алгоритм багатокритеріального структурно-параметричного синтезу машинобудівних конструкцій // Вісник ТДТУ імені Івана Пулюя. - 2003. - Том 8. - №1. - С. 73-82.

19. Заневський І., Кіндрацький Б. Жорсткість пакета стрижнів при згині та крученні // Машинознавство. - 2003. - № 5 (71). - С. 18-21. (Поставив задачу, розробив математичну модель, сформулював висновки).

20. Кіндрацький Б.І., Сулим Г.Т. Вплив поперечної жорсткості штока на динаміку пневмопривідного модуля лінійного переміщення з консольним розташуванням вантажу // Наукові нотатки. Міжвуз. зб. за напр. „Інженерна механіка”. — Луцьк: ЛДТУ. - 2003. - Вип. 12. - С. 139-149. (Сформулював задачу, розробив математичну модель і програму, провів розрахунки).

21. Кіндрацький Б., Сулим Г. Структурно-параметричний синтез металоконструкції модуля лінійного переміщення // Мат. методи і фіз.-мех. поля. - 2003. - №4. - С. 162-169. (Сформулював задачу, розробив математичну модель, провів розрахунки, взяв участь в аналізі результатів та формулюванні висновків).

22. Киндрацкий Б.И., Комаров М.С., Битар М.Х. Пневмоприводы // Машиностроитель. - 1986. - №1. - С. 24-25. (Запропонував структурні схеми пневмоприводів з автономними гальмовими пристроями).

23. Киндрацкий Б.И., Курендаш Р.С. Позиционный пневматический привод // Машиностроитель. - 1990. - №12. - С. 24. (Запропонував конструкцію гальмового пристрою).

24. Киндрацкий Б.И. Пневматические приводы // Машиностроитель. - 1991. - №5. - С. 32-33.

25. А.с. 1188386 СССР, МКИ F 15 B 15/22. Привод поступательного перемещения / Киндрацкий Б.И., Комаров М.С., Битар М. — № 3604430/25-06; Заявлено 14.06.85; Опубл. 30.10.85, Бюл. № 40. - 2 с. (Запропонував оснастити пневмопривід гальмовим пристроєм квазінульової жорсткості).

26. А.с. 1278494 СССР, МКИ F 15 B 15/22. Пневмопривод / Киндрацкий Б.И. - №3708898/25-06; Заявлено 11.03.84; Опубл. 23.12.86, Бюл. №47. - 3 с.

27. А.с. 1373912 СССР, МКИ F 15 B 15/22. Пневмопривод / Киндрацкий Б.И. - №4125101/25-06; Заявлено 26.09.86; Опубл. 15.02.88., Бюл. №6. - 3 с.

28. А.с. 1402732 СССР, МКИ F 16 D 9/00. Предохранительная муфта / Киндрацкий Б.И. - №3963545/31-27; Заявлено 26.08.85; Опубл. 15.06.88, Бюл. 22. - 2 с.

29. А.с. 1536090 СССР, МКИ F 15 B 21/12. Позиционный пневматический привод / Киндрацкий Б.И., Курендаш Р.С. - №4415578/25-29; Заявлено 25.04.88; Опубл. 15.01.90, Бюл. №2. - 3 с. (Запропонував конструкцію фрикційного гальмового пристрою оболонкового типу).

30. А.с. 1763730 СССР, МКИ F 15 B 11/12. Позиционный пневмопривод / Киндрацкий Б.И., Курендаш Р.С. — №4829088/29; Заявлено 28.05.90; Опубл. 23.09.92, Бюл. №35. - 3 с. (Запропонував конструкцію демпфера).

31. А.с. 1827450 СССР, МКИ F15 B11/12. Позиционный пневмопривод // Киндрацкий Б.И. — №4933220/29; Заявлено 12.03.91; Опубл. 15.07.93, Бюл. №26. — 5 с.

32. Киндрацкий Б.И. Пневматический модуль с позиционной системой управления — конструкция и расчет // Proceedings of the conference “11-th conference on the problems of engineering machines development. - Gliwice-Zakopane, 1998. - Volume 2. - P. 181 - 188. (Рос.).

33. Кіндрацький Б.І. Синтез механічних систем за критерієм сумарної корисності // Труды IX Междунар. научн.-техн. конф. “Герметичность, вибронадежность и экологическая безопасность насосного и компрессорного оборудования” — “ГЕРВИКОН-99”. - Т.1. Сумы: Ризоцентр СумГУ. — 1999. — С. 73—79.

34. Киндрацкий Б.И. Параметрический синтез пневмоприводных систем промышленных роботов и манипуляторов // Pracy IX Sympozjumu techniki wibracyjnej i wibroakustyki. - Krakуw, 1990. - Krakуw: AGH. - 1990. - С. 202-205. (Рос.).

35. Киндрацкий Б.И. Динамика и параметрический синтез пневмоприводных систем промышленных роботов с автономным тормозным устройством // Матер. Всесоюзн. конф. “Механизмы переменной структуры в технике”. - Бишкек. - 1991. - С. 147-148.

36. Кіндрацький Б.І. Багатокритеріальний структурно-параметричний синтез машинобудівних конструкцій // Матер. 6-ї Міжнар. конф. „Математичні проблеми механіки неоднорідних структур. - Львів: ІППММ НАНУ, 2003. - С. 463-465.

37. Киндрацкий Б.И. О рациональном проектировании и эксплуатации промышленных роботов в сборочном производстве // Тез. докл. всесоюзн. конф. “Новые технологии и робототехнические комплексы при производстве авиационной техники”. - Харьков: ХАИ. - 1990. - С. 28-29.

38. Кіндрацький Б. Структурно-параметричний синтез машинобудівних конструкцій в умовах невизначеності ситуації / Тези доп. П’ятого українсько-польського наукового симпозіуму „Актуальні задачі механіки неоднорідних структур”. - Львів: ЛНУ, 2003. - С. 64 - 65.