Анотація до роботи:

Гутиря С.С. Системна оцінка технічного рівня і управління якістю передач зачепленням при проектуванні. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.02 – машинознавство. – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2002.

Захищаються рукопис і 41 наукова праця, в яких викладено розв’язання науково-технічної проблеми об’єктивної оцінки технічного рівня і управління якістю проектних варіантів силових передач зачепленням. Розроблено нову теорію системного відображення множини фізично-інформативних ознак якості виробів машинобудування, що квантифіковані у відповідності з цілями проектування. Обгрунтовано універсальну математичну модель, що дозволяє вирішити проблему багатокритеріальної оцінки технічного рівня передач зачепленням та їх структурних компонентів: елементів зачеплення, валів, опор, корпусів, систем мащення і охолодження. Викладено нові системні методи технічного удосконалення на основі матричних або графових моделей, що забезпечують можливість інженерних розрахунків, а також адаптацію і модульну інтеграцію до складу САПР. На прикладах практичного проектування та дослідження фізичних моделей і зразків серійних редукторів опрацьовано технології кваліметричного синтезу передач зачепленням високого технічного рівня і оптимізації їх компонентів.

1. Для створення конкурентоспроможних конструкцій приводів і трансмісій на основі передач зачепленням (ПЗ), що мають широке і стійке застосування в машинобудуванні, визначальним є етап системного проектування і встановлення напрямків підвищення технічного рівня виробів. Існуючі методи регламентації номенклатури показників якості, встановлення їх значень і пріоритетності для споживача не забезпечують універсальність застосовування, об’єктивність оцінок і досягнення необхідних цілей, внаслідок відсутності теоретично обгрунтованих методів чисельного відображення багаторівневої фізичної структури формування якості об’єктів сучасної і нової техніки.

2. Вирішено актуальну для машинознавства і приводобудування науково-технічну проблему: розроблено теорію оцінювання технічної досконалості і управління якістю альтернативних проектів ПЗ на основі системного відображення множини фізично-інформативних кваліметричних показників {Q}. Теорія включає такі складові:

розвинену аксіоматику проектної кваліметрії, що забезпечує формалізацію абстрактного процесу відображення технічного рівня різноманітних виробів машинобудування в структурах САПР і адекватність імітаційних моделей;

універсальний метод формування оболонкової структури множини {Q} в єдиному системному базисі внутрішніх (структурних) і зовнішніх (функціональних) службових властивостей агрегатних і вбудованих конструкцій ПЗ різного призначення.

3. Запропоновано кваліметричну багаторівневу модель у вигляді неоднорідної системи лінійних алгебраїчних рівнянь, що дозволяє без залучення експертної інформації вирішити проблему багатокритеріальної оцінки технічного рівня проектів ПЗ методом згортання елементів множини {Q} в один, еквівалентний за аксіоматичними умовами, критеріальний показник U(Q). Доведено існування і єдиність розв’язку, встановлені умови, що обмежують технологічну похибку моделі значеннями, меншими за 0,5%.

4. Опрацьовано методологію і алгоритми управління якістю при проектуванні структурних компонентів ПЗ (елементів зачеплення, валів, опор, корпусу, систем мащення і охолодження) на основі топологічних моделей шляхом встановлення найбільш ефективних напрямів технічного удосконалювання методом мінімальних ітераційних приростів показника U(Q).

5. Досліджено типові граничні стани ПЗ та їх структурних компонентів, що обмежують технічний рівень привода, забезпечено необхідну повноту і достатність кваліметричних показників у відповідності до графа цілей проектування. Розроблено рівняння для розрахунків більш ніж сорока елементів множини , які забезпечують фізичну інформативність, вимірюваність, керованість і адаптацію технологій системного проектування аналогічних механізмів.

6. У відповідності до міжнародних і національних стандартів ДСТУ ISO 9000-1-95, 9001-95, 9004-1-95, ДСТУ 3250-95, що передбачають модульну сертифікацію складних технічних виробів і обов’язкову екологічну експертизу проектів, розроблено:

основи покомпонентної сертифікації конструкцій ПЗ з метою запобігання виробництву і надходженню до країни продукції машинобудування із використанням проектних рішень низького технічного рівня;

кваліметричний показник екологічності ПЗ, який враховує усереднені за період експлуатації дисипативні втрати енергії в зачепленні, кількість конструктивних матеріалів, що не утилізуються, та безповоротні втрати матеріалів за період життєвого циклу аналогічних виробів.

7. Виконано топологічне моделювання кваліметрії корпусних деталей ПЗ, яке забезпечує графічну ідентифікацію різнорідних зв’язків між компонентами моделі і можливість статистичних оцінок відношень суміжності вершин –показників. Розроблено методику кваліметричного аналізу технологічності корпусних деталей редукторів підйомно-транспортного обладнання, досліджено параметричну надійність корпусів редукторів ЗПП і запропоновано конструктивні рішення, що забезпечують імовірність безвідмовної роботи p(t)>0,99.

8. Досліджено методом скінченних елементів і тензометруванням напружено–деформований стан на поверхнях корпусу циліндричного зубчастого редуктора, обгрунтовано адекватні кваліметричні ознаки міцності і жорсткості подібних конструкцій. Запропоновано аналітичну розрахункову модель на основі просторової рамної системи, що дозволяє оптимізувати розміщення ребер жорсткості за критерієм мінімального вигину рами-фланця у площині осей валів.

9. Досліджено і регламентовано кваліметричні показники жорсткості валів типових конструкцій на основі комплекса розрахункових моделей пружньої системи “зачеплення-вал-опори”. Підтверджено ефективність використання порожнистих валів і опрацьовано алгоритм умовної оптимізації їх розмірів. Досліджено балансові показники жорсткості компонентів ПЗ типової структури, запропоновано безрозмірний показник пружності системи, що дозволяє гарантувати щільність контакту в зачепленні шляхом узгодження точності виготовлення передачі, жорсткості її компонентів і нормативного діапазону експлуатаційних навантажень.

10. Досліджено параметричну надійність відкритої системи “зачеплення – мастило – корпус” за критерієм природного розсіювання потужності втрат через тертя, виявлено високі рівні теплової напруженості сучасних серійних моделей редукторів. Опрацьовано методику управління технічним рівнем конструкцій ПЗ шляхом інтенсифікації режиму повітряного охолодження, обгрунтовано параметри модернізації редукторів 1.Чг і кранових приводів ПК-6,3, що забезпечують технічну основу конкурентноспроможності виробів.

11. На основі логістичної моделі технічної еволюції ПЗ розроблено методику прогнозування значень актуальних для оновлення аналогічних механізмів ознак якості, встановлено цільові значення показника питомої маси, а також безрозмірного показника вартості редукторів ЗПП, що підвищують ефективність кваліметричного аналізу параметрів ТЗ на ранніх стадіях етапу проектування.

12. Опрацьовано методологію і алгоритми кваліметричного синтеза елементів зачеплення, що надають можливість поєднання двох напрямів проектування: від елементів зачеплення до механізму в цілому; від базового прототипу до обмежуючих технічний рівень конструкції ПЗ структурних компонентів. Основу алгоритмів моделювання граничних станів елементів зачеплення утворюють міжнародні і національні стандарти (ISO 6336, ДСТУ 3815-98, ГОСТ 21354-87, BS 436 та ін.), які комплексно відображають суттєві для проектування ПЗ взаємозв’язки міх параметрами конструкції і обгрунтованими ознаками якості.

13. Сформульовано і обгрунтовано принцип кваліметричної подібності ПЗ, що забезпечує об’єктивність оцінювання і класифікації за технічним рівнем виробів-аналогів, а також можливість оптимізації проектних рішень методами функціонального аналізу. Запропоновані критеріальні комплекси дозволяють визначити раціональні діапазони варіювання керуючими параметрами синтезу і автоматизувати розпізнавання квалітетів технічного рівня конструкцій ПЗ в структурах САПР.

14. Результати системного проектування конструкцій ПЗ та експериментальні дослідження, виконані в лабораторних і промислових умовах, підтвердили високу ефективність запропонованих методів і технологій кваліметричного аналіза-синтеза аналогічних механізмів, що дозволяє рекомендувати розроблену теорію відображення і управління технічним рівнем проектних рішень для застосування до широкого класу виробів машинобудування: передач зачепленням, виконавчих механізмів, трансмісій та ін. типових компонентів сучасної і нової техніки.

Публікації автора:

1. Gutiria S., Cuellar J.R. Mecanica de manipuladores: Навчальний посібник. – Matanzas (Сuba): ISAICC, 1988. – 236 р. Автором обгрунтовано систему ознак і квалітети якості маніпуляторів промислових роботів та їх структурних компонентів (важільних механізмів, редукторів, двигунів).

   Gutiria S., Lincheta E.M., Marin C.L. Rodamientos. Diseсo y explotacion: Програмований довідковий посібник. – Matanzas (Сuba): ISAICC, 1990. – 245 p. Автором систематизовано конструкції опорних вузлів та їх розрахунки в залежності від умов застосування, виконано порівняння за ознаками якості підшипників кочення виробництва провідних фірм Європи.

   Гутыря С.С. Критериальные уравнения качества передач зацеплением // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 1997. –Вып. 1(4). –С. 77–83.

   Гутыря С.С. Технические резервы повышения конкурентоспособности зубчатых редукторов // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 1998. –Вып. 1(5). –С. 76–81.

   Гутыря С.С. Оценка конкурентоспособности редукторов при проектировании // Наука – производству. – М.: НТП ” Вираж–Центр”. –1998. –№1(3). –C.2–6.

   Гутыря С.С. Системная квалиметрия корпусных деталей серийных редукторов // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 1999. –Вып. 1(7). –С. 28–32.

   Гутыря С.С. Квалиметрия корпуса редуктора по эффективности теплоотдачи // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 1999. –Вып. 2(8). – С. 58–61.

   Гутыря С.С. Технический уровень и конкурентоспособность передач зацеплением // Конверсия в машиностроении. –М.: “Информконверсия”. –1999. –№1(32). –C. 53–57.

   Гутыря С.С. Системная квалиметрия передач зацеплением по показателям жесткости // Техника машиностроения. –М.: НТП “Вираж-Центр”. –1999. –№2(20). –С. 34–39.

   Гутыря С.С. Целевая квантификация квалиметрических показателей передач зацеплением // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 2000. –Вып. 1(10). –С. 45–50.

   Гутыря С.С. Системная оценка технического уровня передач зацеплением // Техника машиностроения. – М.: НТП “Вираж-Центр”. –2000. –№3(25). –С. 68–71.

   Гутыря С.С. Формирование системного критерия технического уровня передач зацеплением // Вісник Інженерної академії України. – Київ. – 2001. –№3. – С. 182–185.

   Гутыря С.С. Управление техническим уровнем передач зацеплением на основе системной квалиметрической модели // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 2001. – Вып. 2(14). – С.23–26.

   Гутыря С.С., Телис И.Я. , Строев Н.А. Оптимизация конструкции тяговой лебедки автомобиля высокой проходимости // Детали машин. Респ. межвед. науч.-техн. сб. – К. : Техніка. –1983. – Вып. 37. – С. 6–11. Автором запропоновано методологію послідовного встановлення цільових показників технічного рівня спеціального глобоїдного редуктора.

   Calculo del eje de las ruedas del vagуn a travйs de metodos probabilisticos / S. Gutiria, V. Filipov, C.Q. Librado, R.G. Guardo // Construccion de Maguinaria. – Santa Clara (Cuba): UCLV. –1990. –№1. –P.78–91. Автором розроблено статистичний підхід і методологію розрахунків циклічної міцності колісної осі залізничного транспорту з урахуванням якості процесу поверхневого зміцнення порожнистих цапф.

   Гутыря С.С., Кобозева А.А. Системная квалиметрическая модель передач зацеплением // Труды Одес. политехн. ун-та. – Одесса, 2000. –Вып.2(11). –С. 43–46. Автором запропоновано універсальну кваліметричну модель ПЗ на основі системи лінійних рівнянь та матричної структури показників якості.

   Гутыря С.С., Колеущенко А.В. Условная оптимизация размеров трубчатых валов передач зацеплением // Труды Одес. политехн. ун-та. – Одесса, 2000. –Вып.3(12). –С. 35–38. Автором розроблено методику оптимізації параметрів порожнистих валів, що впливають на роботоздатність спряжених підшипників і елементів зачеплення.

   Гутыря С.С., Попель О.Е. Квалиметрическое подобие и диагностика технического уровня передач зацеплением при проектировании // Вісник Інженерної академії України. – Київ. –2000. –Спеціальний випуск. –С.506–509. Автор розробив метод класифікації проектних варіантів зубчастих і черв’ячних передач за ознакою їх технічного рівня.

   Гутыря С.С., Попель О.Е. Классификация альтернативных проектов передач зацеплением по техническому уровню // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 2001. –Вып.1(13). –С.28–31. Автор запропонував метод формування критеріальних рівнянь подібності передач зачепленням за ознакою їх технічного рівня та обгрунтував відповідні квалітети.

   Заблонский К.И., Гутыря С.С. Квалиметрия редукторов общепромышленного применения // Инженерный вестник. – Одесса: ПИЛФ. –1997. –№1. –С.28–30. Автором розроблено модель композиції й декомпозиції службових властивостей редукторних передач зачепленням.

   Гутыря С.С., Попель О.Е. Влияние основных параметров смазки на технический уровень высоконагруженного глобоидного редуктора // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 1997. –Вып.1(4). –С.84–87. Автором обгрунтовано і досліджено фізично-інформативні ознаки якості мастил, що обмежують технічний рівень глобоїдних передач.

   Гутыря С.С., Колеущенко А.В. Влияние интенсификации теплоотвода на технический уровень червячных редукторов // Труды Одес. политехн. ун-та. –Одесса, 1998. –Вып.1(5). –С.81–84. Автором обгрунтовано необхідність модернізації параметричного ряду глобоїдних редукторів 1.Чг вітчизняного виробництва з ціллю підвищення їх технічного рівня.

   Гутиря С., Попель О. Системне проектування редукторів необхідного технічного рівня // Машинознавство. –Львів: КІНПАТРІ ЛТД. –2001. –№7. –С.21–24. Автором розроблено методологію кваліметричного проектування і оптимізації конструкцій редукторів за системним критерієм технічного рівня.

   Модифицированная глобоидная передача: А.с. 853240 СССР, МКИ F 16 H 1/16. / К.И. Заблонский, О.Е. Попель, С.С. Гутыря, И.Я. Телис (СССР). – №2844878/25-28; Заявлено 22.11.79; Опубл. 07.08.81, Бюл. №29. –2с. Автором запропоновано встановлювати параметри поздовжньої модифікації витка черв’яка в залежності від системного показника розподілу навантаження між зубцями колеса.

   Узел опоры вала глобоидной червячной передачи: А.с. 881434 СССР, МКИ F 16 H 1/16. / К.И. Заблонский, С.С. Гутыря, И.Я. Телис (СССР). – №2843117/25-28; Заявлено 24.08.79; Опубл. 15.11.81. Бюл. №42. –2с. Автор запропонував термопружне осьове кріплення підшипників кочення, що запобігає їх перевантаженню і зменшує вплив точності монтажу на якісні показники передачі.

   Гутыря С.С. Теория квалиметрии передач зацеплением // Труды междунар. конф. “Теория и практика зубчатых передач”. – Ижевск: ИжГТУ. –1996. –С.343–347.

   Гутыря С.С. Основы прикладной квалиметрии передач зацеплением // Материалы междунар. науч.-техн. конф. “Современные проблемы машиноведения”. – Гомель: ГПИ. –1996. –С.143–145.

   Gutyrya S. Tactical forecasting of gear train projects technical level // Proc. International Computer Science Conf. “Micro CAD’98” – Miskolc (Hungary): Egyetemvбros. –1998. –P.145–146.

   Гутыря С.С., Колеущенко А.В. Оптимизация конструкции валов передач зацеплением // Материалы междунар. науч.-техн. конф. “Современные проблемы машиноведения”. –Гомель: ГПИ. –1998. –Т.2. –С.46–47. Автор запропонував методики розрахунку і експериментального встановлення оптимальної жорсткості порожнистих валів передач зачепленням.

   Zablonsky K., Gutyrya S. Qualimetric valuation of load distribution in gears // Proc. International Computer Science Conf. “Micro CAD’97”. –Miskolc (Hungary): Egyetemvбros. –1997. –P.114–117. Автором обгрунтовано унімодальну функцію кваліметричного показника циліндричних зубчастих передач на основі коефіцієнта нерівномірності розподілу навантаження вдовж контактних ліній.

   Popel O., Gutyrya S. Stepping-up of quality of globoidal wormgear trains by means of accelerated run-in // International Computer Science Conf. “Micro CAD’98”. –Miskolc (Hungary): Egyetemvбros. –1998. –P.147–148. Автор запропонував метод інтенсивного припрацювання глобоїдних редукторів шляхом пульсуючого пластичного деформування робочих поверхонь зубців.

   Гутыря С., Деревянченко А. Высокоинформативные квалиметрические модели для синтеза и диагностики механических систем // Proc. International Conf. “Situation and perspective of research and development in chemical and mechanical industry”. – Book 1. – Krusevac (Yugoslavia): IGUR “GRAFOSTIL”. – 2001. – S.169–175. Автор розробив універсальну структуру інформаційних моделей яка забезпечує об’єктивність співставлення проектів і діагностики якості технічних систем.

   Заблонский К., Гутыря С. Системная квалиметрия – фундаментальная теория оптимального проектирования // Proc. International Conf. “Situation and perspective of research and development in chemical and mechanical industry”. – Book 1. – Krusevac (Yugoslavia): IGUR “GRAFOSTIL”. – 2001. – S.460–466. Автором розроблено нову теорію системного відображення множини фізично-інформативних ознак якості виробів машинобудування, що забезпечує можливість векторної оптимізації проектних варіантів.

   Гутыря С.С. Многопараметрическая оптимизация жесткости опор передач зацеплением // Тезисы докладов Второго Всесоюз. съезда по теории механизмов и машин. – К.: Наукова думка. –1982. – Часть1. –С.132.

   Гутыря С.С. Квалиметрия червячных цилиндрических передач // Тезисы докладов респ. науч.-техн. конф. “Создание ресурсосберегающих машин и технологий”. – Могилев: ММИ. –1996. – Часть I. –С.86.

   Гутыря С.С., Попель О.Е. Рациональное конструирование опор валов передач зацеплением // Тезисы докладов 11-й респ. науч.-техн. конф. по проблемам строительства и машиностроения. – Нальчик: КБГУ. –1982. –С.8–9. Автор дослідив підвищення технічного рівня ПЗ при управлінні жорсткістю опорних вузлів.

   Заблонский К.И, Попель О.Е., Гутыря С.С. Коэффициент полезного действия глобоидного зацепления // Тезисы докладов Всесоюз. науч.-техн. конф. “Повышение ресурса узлов трения, работающих в экстремальных условиях”. – Пермь, 28-30 мая 1986 г. –М.: КМС БСНТО. –1986. –С.174–175. Автором обгрунтовано уточнення величини ККД з урахуванням геометрії зачеплення.

   Манрикэ Ф., Мартин Х.А., Гутыря С. Сравнительный анализ и пути повышения технического уровня редукторов // Тезисы докладов II-й конференции выпускников советских вузов Республики Куба. – Maтaнcac: АИИКС. –1989. –С.84. Автором обгрунтовано підвищення технічного рівня редукторів серії РМ шляхом оптимізації розподілу передаточного відношення поміж ступенями за критеріями мінімальної маси і габаритів.

   39. Perspectivas del desarrollo de investigaciones cientificas en la rama de construccion de vagones / Lincheta E.M., Filipov V., Gutiria S., Guardo R.G. // Resumenes de la conferencia cientifico–practica. – Habana (Cuba): CENIC. –1989. –P.26–27. Автором обгрунтовано напрямки необхідних досліджень для підвищення технічного рівня ПЗ, що інтегровані у приводи залізничного транспорту.

   40. Gutіria S.S., Lincheta E.M., Guardo R.G. Robotica en la carrera de ingenieria mecanica // Trabajos de la conferencia del Ministerio de educacion superior. – Habana (Cuba): ISAICC. –1990. –P.23–25. Автор розробив концепцію навчання проектуванню механізмів робототехніки за системою CAD/CAM на прикладах конструкцій ПЗ.

   41. Гутиря С.С., Попель О.Є. Кваліметричний синтез і дослідження глобоїдного редуктора високого технічного рівня // Тези доповідей 5-го міжнар. симпозіума українських інженерів-механіків у Львові. – Львів: КІНПАТРІ ЛТД. –2001. –С.74. Автором обгрунтовано системне проектування спеціального редуктора, параметри якого оптимізовані за кваліметричними критеріями.