Отзыв оппонента2 (Методология расчета и динамический анализ турбозубчатых агрегатов главного привода судовых гребных винтов)

В диссертационный совет Д 212.125.05 при ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4 ОТЗЫВ официального оппонента на диссертационную работу Насонова Дмитрия Александровича "Методология расчета и динамический анализ турбозубчатых агрегатов главного привода судовых гребных винтов», представленную на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.02.06 — «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры».

Актуальность темы. Актуальность избранной диссертантом темы не вызывает сомнений. Проблема уменьшения акустического излучения подводных и надводных судов за счет снижения вибраций главного турбозубчатого привода (ГТЗА), где наиболее сложным и проблематичным является редуктор, до сих пор актуальна, так как минимальные виброшумовые параметры системы «турбина-редуктор-гребной вал» определяют скрытность и безопасность положения объектов.

Используемый в последние годы в судовых энергетических установках планетарный редуктор наиболее мощный и многокомпонентный источник вибрации, передаваемой на винт и излучаемой в окружающую среду. А уровни вибрации, мощных планетарных редукторов многих современных судовых энергетических установок не соответствуют предъявляемым к ним требованиям. Необходимость обеспечения равномерного распределения мощности по параллельным потокам и по зубчатым зацеплениям заставляет решать многократно статически неопределимые задачи для определения параметров динамических моделей, что и определяет высокую трудоемкость и сложность системы для расчета.

Ранее разработанные многочисленные методы, основанные на стержневых моделях, к решению поставленных задач 1 овщий отдел ~,': й~ М'=-~~-' —.Ё4 численного исследования динамических характеристик систем с редуктор- ными элементами практически не применимы. Потребовались другая постановка задачи и разработка новой методологии, а также более совершенных математических моделей для расчетного анализа турбозубчатых агрегатов, что еще более подчеркивает актуальность выбранной темы диссертации. Особенность исследовательской работы заключается еще в том, что не всегда удобно использовать закрытые западные комплексы, в которых трудно учесть особенности конструкции и невозможно изменить или дополнить желаемым образом алгоритм расчета.

Поэтому актуальность данной работы связана так же с тем, что, наряду с использованием проверенного импортного программного продукта типа комплекса «АЯКУЧО», выполнена разработка специализированного отечественного продукта, математическая основа которого ничем не хуже известных импортных комплексов. Работа выполнена на стыке научных исследований и инженерного вычислительного эксперимента применительно к сложным системам типа ГТЗА.

Степень обоснованности научных положений, выводов н рекомендаций. Диссертант уделил значительное внимание вопросам оценки точности расчетных исследований и адекватности разработанных моделей. В соответствующих главах имеются параграфы, посвященные верификации расчетов, модели и программного продукта. Степень обоснованности и достоверности научных положений, выводов и рекомендаций, как частично показано в автореферате, основана: - на достаточно корректном использовании автором выверенных классических математических моделей и методов, а также уравнений динамики систем; - на использовании в процессе исследований проверенного про- граммного комплекса «АЯКУЧО»; - на методах оптимизации конечно-элементной сетки с точки зрения получения минимальных вычислительных погрешностей.

- на специально подобранных тестовых задачах, для проверки программного обеспечения и разработанных моделей; — на соответствии полученных автором собственных результатов расчетов экспериментальным данным, а так же результатам, полученным другими авторами. Вмести с тем, следует указать на резервы повышения точности моделирования путем совершенствования моделей подсистем, например,подсистемы смазки подшипников скольжения. Оценка новизны выполненной работы.

Научная новизна заключается в следующих положениях: - предложен комбинированный подход к моделированию турбозубча- того агрегата, при котором часть конструкции моделируется с использованием МКЭ, а остальная часть представляется аналитическими или эмпири- ческими характеристиками; - впервые в конечно-элементной модели редуктора он моделируется не с помощью контактных элементов, что приводит к существенному росту требований к вычислительным ресурсам, а с помощью набора эквивалент- ных пружин, характеристики которых определяются непосредственно при построении модели в программе, написанной на специальном для «АХЗУБ» языке АРИ.. Такой подход не просто позволил сэкономить вычислительны ресурсы, а сделал принципиально возможным проведение подобных расче- тов на доступных ПЭВМ; - признаками новизны обладают результаты исследований динамических характеристик ГТЗА„в том числе результаты влияния податливости и асимметрии жесткости элементов сателлитного узла на динамические свойства планетарного редуктора, а так же выявлено влияние податливости во- дила на формирование осевых колебаний планетарного редуктора с шевронным зацеплением и др; - впервые сформулированы критерии корректности использования свойств циклической симметрии в расчетах форм резонансных колебаний, что позволяет оценивать достоверность расчетных форм колебаний циклически симметричных систем, например, лопаточного аппарата турбинных колес.

Впервые диссертантом предложена методика коррекции геометрии осей сателлитов планетарного редуктора по результатам КЭ-анализа сателлитйых узлов, что позволяет уменьшить (устранить) перекосы и снизить уровень максимальных контактных напряжений в зацеплениях. Новые результаты, полученные диссертантом, имеют большое значение для науки и практики в области проектирования и обеспечения надежности и безопасности судовых транспортньгх энергетических. установок. При этом в работе новизны несколько больше, чем это представлено автором в реферате.

Оценка личного вклада автора. Автору принадлежат следующие результаты: постановка задач, разработка методологий йсследоваййя с прймейеййем стайдартйых й орйгййальйых пакетов йа базе МКЭ, разработка и построение математических моделей, разработка методик конечно-элементного моделирования П'ЗА и его компонентов, алгорйтмов й программного Обеспечения. Автор принимал участие во внедрений разработанного Й0 йа промышленных предприятиях. Личный вклад автора значителен и характеризуется тем, что из 52 публикаций 13 выполнены без соавторов, а в значительной части других он является первым автором. Разработанная методология исследования и математические модели открывают новые возможности для исследования динамики последующих образцов изделий типа турбозубчатых агрегатов и аналогичных установок из смежных областей.

Предложенные решения позволяют исследовать влияние различных конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров на динамику и надежность сложной системы и оптимизировать конструкции. На основе исследований типового ГТЗА даны рекомендации по оптимизации его конструктивных параметров и снижению уровня вибрации на частоте пересопряжения зубьев до минимально-возможных значений, определяемых современной технологией; Расчетный анализ сателлитных узлов редуктора, выполненный по методологии диссертанта позволяет выявить недостатки конструкции типа жесткостной асимметрии приводящей к перекосам и нарушению контактов в зубчатых зацеплениях новейшего типа, Предложенная диссертантом коррекция геометрии проточек осей сателлитов позволяет снизить уровень максимальных контактных напряжений в зацеплениях на 6-8%. Для оценки динамических характеристик рабочих колес на стадии проектирования разработан и адаптирован под конкретное производство узкоспециализированный конечно-элементный программный комплекс для расчета собственных колебаний рабочих колес турбин.

Многие выводы, методики моделирования и анализа, изложенные в работе, применимы для исследования авиационных, энергетических, турбозубчатых агрегатов различных отраслей народного хозяйства. Значимость полученных результатов для дальнейшего развитии науки* Во-первых, автор фактически ие только предотвратил вымирание научнои школы, основанной его у ~ителем проф.