Анотація до роботи:

Полетучій О. І. Основи теорії та методи розрахунків хвильових механізмів із підвищеними якісними характеристиками. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.02 – машинознавство. – Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2006.

Дисертація присвячена розробці теорії, методів розрахунків і комплексному дослідженню нових, запропонованих здобувачем, хвильових зубчастих механізмів переважно для авіаційно-космічної техніки, роботів, систем слідкування та наведення, приладів і т. ін. Нові механізми мають підвищені навантажувальну здатність (в 2-15 разів), швидкохідність (в 3-30 разів), ККД, крутильну жорсткість (в 2,3-1,6 раа), розширені кінематичні можливості (передаточне відношення в два рази менше). Вказані переваги досягаються шляхом включення в одночасну роботу двох гнучких коліс, використання рідинних і газових підшипників для генераторів хвиль, а також здвоєних хвильових передач із синхронізаторами генераторів. Розроблені, перевірені експериментами математичні моделі вищих і нижчих рівнів, визначення навантажувальної здатності механізмів із гідростатичними і газостатичними генераторами, ККД, граничних моментів, крутильної жорсткості, інерційності. Визначені раціональні конструктивні, геометричні та експлуатаційні параметри нових хвильових механізмів. Запропоновані інженерні медотики їх конструювання та програми для ЕОМ.

На основі комплексних досліджень у дисертації вирішено важливу народногосподарську проблему, що складається в розробці теоретичних основ підвищення навантажувальної здатності, швидкохідності, крутильної жорсткості і кінематичних можливостей, дослідженні, аналізі й створенні нових хвильових зубчастих механізмів, переважно для авіаційно-космічної техніки, роботів, озброєнь, приладів, верстатів із ЧПУ і т. ін., що забезпечує їхню високу конкурентоспроможність

1. Розроблено від ідей до технічної документації хвильові зубчасті механізми (ХЗМ), захищені а. с. СРСР і патентами України, що дозволяють у порівнянні з існуючими у світовій практиці хвильовими механізмами забезпечити підвищення навантажувальної здатності в 1,8 - 2 рази, швидкохідності в 5 - 30 разів, крутильної жорсткості – в 2,3 - 1,6 раза.

2. Розроблено від ідеї до технічної документації здвоєну хвильову зубчасту передачу (ЗХЗП) для малих (і>35) передаточних відношень, захищену а. с. СРСР і патентами України, що має навантажувальну здатність в 10 - 15 разів вище в порівнянні з відомою у світовій практиці.

3. Запропоновано збільшення навантажувальної здатності, крутильної жорсткості і ККД досягати включенням в одночасну роботу двох гнучких коліс; підвищення швидкохідності забезпечувати використанням генераторів з підшипниками ковзання, гідростатичними і газостатичними; розширення кінематичних можливостей (зниження передаточного відношення) одержувати шляхом застосування здвоєних хвильових передач із синхронізатором генераторів хвиль.

4. Для запропонованих конструкцій хвильових механізмів розроблено теорію й розрахункові моделі, що включають у себе математичні моделі вищого і нижчого рівнів, програми для ЕОМ та інженерні методики, що враховують форму гнучкого елемента, тип підшипника генератора хвиль (підшипник ковзання чи кочення), навантаження, конструктивні параметри, податливість ланок і геометрію зачеплення, що дозволяє замінити велику частину натурних випробувань віртуальними експериментами, скоротити терміни проектування, прискорити створення нових приводів.

5. Для встановлення навантажувальної здатності генераторів хвиль з підшипниками ковзання спільно вирішено рівняння Рейнольдса, балансу витрати мастильного матеріалу, енергії й статичної рівноваги системи при врахуванні сил у зачепленні і параметрів мастильного матеріалу.

6. Виявлено ефект підвищення ККД і швидкохідності ХЗМ із двома гнучкими колесами при моментах, що перевищують номінальні в 2 - 3 рази. Запропоновано теорію і метод розрахунку ККД, які враховують практично всі втрати в хвильовому механізмі.

7. Встановлено ефекти залежності граничних моментів, що можуть передати ХЗМ і ЗХЗП із двома гнучкими колесами, від величини мінімального граничного моменту одного з контурів, а також того, що граничний момент ЗХЗП визначається жорсткістю пасивного генератора. Розроблено, теорію і методи розрахунків граничних моментів хвильових механізмів із двома гнучкими колесами при генераторах ковзання і кочення. Доведено, що при проектуванні хвильового механізму граничний момент має визначатися в обов'язковому порядку, тому що він може виявитися нижче номінального моменту, згідно з яким розраховують міцність від утомленості гнучкого елемента і механізм буде непрацездатним.

8. Розроблено теорію і метод розрахунку крутильної жорсткості хвильових зубчастих механізмів для слідкувальних приводів, при цьому враховують податливості практично всіх конструктивних елементів, з’єднань і стиків. Установлено факт, що крутильна жорсткість ЗХЗП у 1,6 раза нижче крутильної жорсткості звичайної хвильової передачі.

9. Показано, що приведений момент інерції кулачкових генераторів з підшипниками кочення в діапазоні розмірів гнучкого елемента мм у 18-5 раз вище приведеного моменту інерції дискового генератора. У той же час маса дискового генератора в 6 - 4 рази більше маси кулачкового генератора. Розроблено метод розрахунку приведеного моменту інерції хвильових механізмів, що враховує геометрію, кінематику і конструктивні параметри генераторів хвиль, у тому числі тип, матеріали, конструкцію і розміри тіл кочення і сепараторів підшипників кочення.

10. Проведено порівняння працездатності генераторів із підшипниками кочення і ковзання. Це показало, що останні мають переваги тільки при високих кольових швидкостях (V>20 м/с).

11. Результати дисертаційної роботи використовуються в практиці проектування в Харківському агрегатному конструкторському бюро, в АНТК ім. Антонова (м. Київ), на ВО «Завод ім. Малишева» (м. Харків), на Харківському державному малому науково-впроваджувальному підприємстві «Механіка машин», а також у навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського «ХАІ».

Публікації автора:

1. Полетучий А.И. Теория и конструирование высокоэффективных волновых зубчатых механизмов: Монография. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «ХАИ». – 2005. – 675 с.

2. Зоря В.Г., Полетучий А.И. О возможности применения гидростатических подшипников в генераторах волновых передач // Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. – Х.: Харьк. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского. – 1977.- Вып.4. – С. 80 – 84.

Здобувач обґрунтував перспективність використання гідростатичних підшипників для хвильових механізмів і запропонував методику їх досліджень.

3. Артеменко Н.П., Зоря В.Г., Полетучий А.И. К расчету нагрузочной способности волновых передач с генераторами скольжения // Самолетостроение. Техника воздушного флота. – Х.: Харьк. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского. – 1979. – Вып.45.- С. 80 – 85.

Здобувач поставив задачу і взяв участь у розробці теорії хвильової передачі із гідростатичним генератором.

4. Полетучий А.И., Василенко В.М., Назин В.И. Анализ работоспособности гидростатического генератора волн волновой передачи // Гидростатические подшипники и уплотнения опорных узлов турбомашин: Межвуз.сб.науч.тр. – Х.: Харьк. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского. – 1990. – С. 10 – 12.

Здобувач запропонував теорію гідростатичного генератора, основою якої є стабільність форми деформування гнучкого елемента.

5. Полетучий А.И., Василенко В.М. Упрощенный расчет подшипника скольжения волновой передачи // Гидростатические опоры высокоскоростных роторов и механической передачи: Межвуз.сб.науч.тр. – Х.: Харьк. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского. – 1991. – С. 10 – 15.

Здобувач запропонував основи спрощеної теорії гідростатичного генератора, основою якої є стабільність форми деформування гнучкого елемента.

6. Полетучий А.И., Заика А.И. Расчет нагрузочной способности волновой передачи с гидростатическим генератором волн // Авиационно-космическая техника и технология.Труды харьковского авиац. ин-та им. Н.Е.Жуковского – Харьков: Харьк. авиац. ин-т. – 1995. – Вып.2.– С. 144 – 150.

Здобувач розробив основи теорії навантажувальної здатності хвильової передачі із гідростатичним генератором .

7. Полетучий А.И., Цуканов Р.Ю. Решение уравнения энергии для масляного слоя подшипника скольжения генератора волновой передачи // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Харьк. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского. – 1998. – С. 170 – 174.

Здобувач поставив задачу та взяв участь у розв’язанні рівняння енергії для гідростатичного підшипника генератора.

8. Заика О.А., Полетучий А.И. Силовое взаимодействие звеньев волновой передачи с генератором скольжения // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Харьк. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского. – 1999. – С. 193 – 198.

Здобувач поставив задачу та запропонував спрощену математичну модель хвильового механізму із гідростатичним генератором.

9. Полетучий А.И., Заика О.А., Пшеничных С.И. Стенды для исследования работоспособности волновых передач // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т». – 1999. – Вып. 10. – С. 88 – 96.

Здобувач запропонував методику експериментального дослідження хвильових механізмів і схеми експериментальних стендів.

10. Полетучий А.И., Шеломов Н.А., Цуканов Р.Ю. Уравнение упругой линии гибкого колеса волновой зубчатой передачи с учетом сил энерции и растяжимости // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – 1999. – Вып. 17(4). – С. 106 – 111.

Здобувач поставив задачу та взяв участь у розв’язанні рівняння пружної лінії гнучкого елемента.

11. Полетучий А.И. Некоторые вопросы теории волновой зубчатой передачи с генераторами скольжения // Вестник Харьк. политехн. ун-та: Сб. науч. тр. – Х.: ХГПУ, 1999. – Вып. 50. – С. 86 – 94.

12. Полетучий А.И., Малашенко Л.А., Цуканов Р.Ю. Решение тепловой задачи волновой передачи с генератором скольжения // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «Харьк. авиац. ин-т». – 1999. – Вып. 14. – С. 119 – 122.

Здобувач поставив задачу та взяв участь у розв’язанні теплової передачі із генератором ковзання .

13. Полетучий А.И. Расчетная схема гибкого элемента волновой зубчатой передачи (ВЗП) // Вісник Східноукраїнського національного університету. – Луганськ: Східноукр. нац. ун-т. – 2000. – Вип. 9(31). – С. 106 – 113.

14. Полетучий А.И. Расчет синхронизатора сдвоенной волновой зубчатой передачи // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «Харьк. авиац. ин-т». – 2000. – Вып. 18. – С. 154 - 160.

15. Полетучий А.И. КПД волновой зубчатой передачи (ВЗП) с двумя гибкими колесами // Вестник Харьковского политехнического университета: Сб. науч. тр. – Х.: ХГПУ. – 2000. – Вып. 109. – С. 29 – 36.

16. Полетучий А.И. Расчет предельного вращающего момента волновой зубчатой передачи с двумя гибкими колесами // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т им. Н.Е. Жуковского «Харьк. авиац. ин-т». – 2000. – Вып. 17. – С. 221 - 227.

17. Полетучий А.И. Форма кулачка генератора волн волновой передачи и его сопряжение с гибким колесом // Вісник Східноукраїнського національного університету. – Луганськ: Східноукр. нац. ун-т. – 2000. – Вип. 11(33). – С. 73 – 80.

18. Полетучий А.И. Вопросы теории волновых передач с генераторами волн, имеющими газостатическую смазку // Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. – Х.: НТУ „ХПІ”. – 2001. – №13. – С. 8 -18.

19. Полетучий А.И. Экспериментально исследование крутильной жесткости волновой зубчатой передачи с одним гибким колесом // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «Харьк. авиац. ин-т». – 2001. – Вып. 24. – С. 52 - 60.

20. Полетучий А.И. Сравнение крутильной жесткости волновой зубчатой передачи с одним и двумя гибкими колесами // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «Харьк. авиац. ин-т». – 2001. – Вып. 25. – С. 134 - 140.

21. Полетучий А.И. Проектировочный расчет волновой зубчатой передачи (ВЗП) и конструктивные параметры гибкого колеса // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – 2001. – Вып. 24 (1). – С. 62 - 68.

22. Полетучий А.И. Определение конструктивных параметров совместно работающих гибких зубчатых колес // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «ХАИ». – 2001. – Вып. 25 (2). – С. 98 - 102.

23. Полетучий А.И. Расчет конструктивных и геометрических параметров сдвоенных волновых зубчатых передач (СВЗП) // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «ХАИ». – 2001. – Вып. 26 (3). – С. 129 - 137.

24. Полетучий А.И., Шебанов И.Г. Исследование зубчато-волновых замкнутых комбинированных механизмов // Вісник Східноукраїнського національного університету. – Луганськ: Східноукр. нац. ун-т. – 2001. – Вип. № 5 (39). – С.80-91.

Здобувач запропонував нові схеми зубчасто-хвильових механізмів та основи їх теорії.

25. Полетучий А.И. Предельный вращающий момент сдвоенной волновой зубчатой передачи (СВЗП) // Авиационно-космическая техника и технология. – Х.: Гос. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т». – 2002. – Вып. 32. – С. 282 - 289.

26. Полетучий А.И. Исследование инерционности волновых зубчатых передач с кулачковыми и дисковыми генераторами волн // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «ХАИ». – 2002. – Вып. 28 (1). – С. 149 - 157.

27. Полетучий А.И. Теоретическое исследование крутильной жесткости и упругого мертвого хода волновой зубчатой передачи с одним гибким колесом // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «Харьк. авиац. ин-т». – 2002. – Вып. 30 (3). – С. 94 – 112.

28. Полетучий А.И., Пшеничных С.И. Построение конечноэлементной модели волновой передачи с двумя гибкими колесами // Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. – Х.: НТУ „ХПІ”. – 2002. – Вип. 10. – С. 63 -72.

Здобувач поставив задачу і виконав аналіз розрахунків переміщень гнучких елементів.

29. Полетучий А.И. Сравнение расчетных и экспериментальных характеристик крутильной жесткости волновых зубчатых механизмов (ВЗМ) // Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. – Х.: НТУ „ХПІ”. – 2003. – № 8.– Т. 2. – С. 26 -32.

30. Полетучий А.И. О создании и исследовании в ХАИ высокоэффективных волновых зубчатых механизмов // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – Х.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского «ХАИ». – 2003. – Вып. 32 (1). – С. 57 - 72.

31. Полетучий А.И., Пшеничных С.И. Результаты исследования волновой передачи с двумя гибкими колесами и генератором качения // Вісник Східноукраїнського національного університету. – Луганськ: Східноукр. нац. ун-т. – 2003. –Вип. № 12 (70). – С. 56 – 67.

Здобувач виконав аналіз основних результатів і експериментальних досліджень хвильових механізмів із генераторами кочення.

32. Волновая зубчатая передача: А.с. 1409803 СССР, МКИ F 16Н 1/00, 57/12/А.И. Полетучий (СССР). – 4038060/25-28; Заявлено 18.03.86; Опубл. 15.07.89, Бюл. № 26. – 3 с.

33. Волновая зубчатая передача Полетучего А.И.: А.с. 1525367 СССР, МКИ F 16Н 1/00/ А.И. Полетучий, (СССР). – 4288650/25-28; Заявлено 22.07.87; Опубл. 30.11.89, Бюл. № 44. – 2 с.

34. Волновая зубчатая передача: А.с. 1483134 СССР, МКИ F 16Н 1/00/ А.И. Полетучий, Н.П. Артеменко (СССР). – 4248469/25-28; Заявлено 26.05.87; Опубл. 30.05.89, Бюл. № 20. – 3 с.

Здобувач запропонував конструкцію высокошвидкісної хвильової зубчастої передачі із гідростатичним генератором хвиль.