Струменеві та кавітаційні пристрої для побудови енергоефективних мехатронних систем в машинобудуванні

В роботі розроблено принципово новий підхід до вибору основних параметрів регульованих сферичних опор рідинного тертя просторових механізмів із застосуванням методів Монте-Карло. Запропоновано струменеву систему регулювання положення сфери шляхом зміни гідродинамічного опору потоку на виході щілини гідростатичної, аеростатичної або комбінованої аеро-гідростатичної сферичної опори. Регулювання здійснюється пристінними струменями рідини або газу, що формуються в розташованих на периферії щілини малорозмірних соплах з криволінійними каналами, об’єднаними в спеціальний колектор з системою просторових криволінійних розгалужених гідравлічних комунікаційє.

На основі теоретичних розробок та комплексу експериментальних досліджень сформульовано набір вихідних даних для проектування сферичних опор рідинного тертя просторових механізмів із струменевим регулюванням положення сфери. Здійснено наукове обґрунтування вибору геометричних і експлуатаційних параметрів опори, сформульовані вимоги до технології виготовлення, рекомендації по регулюванню опори та розробки мехатронної системи керування і її алгоритмічного забезпечення.

Розроблено технічну документацію і виготовлено ряд варіантів регульованих сферичних опор рідинного тертя. В результаті проведення дослідно-конструкторських робіт розроблені рекомендації по проектуванню сферичних опор рідинного тертя для просторових механізмів. Зроблено ряд практичних висновків по встановленню особливостей статичних і динамічних характеристик регульованих сферичних опор рідинного тертя.

На основі розробленої математичної моделі та проведеного аналітичного дослідження виявлені особливості виникнення та існування кавітаційних зон при роботі трубчатого кавітатора, збуджуваного на нульовій моді коливань. Адекватність отриманих результатів підтверджена експериментальними дослідженнями.

Розроблена методика інженерного розрахунку трубчатих проточних кавітаційних камер, яка забезпечує їх високу інтенсивність та довговічність за рахунок створення зон з мінімальною інтенсивністю кавітації на випромінюючій поверхні трубчатого кавітатора та зон максимальної інтенсивності кавітації в фокальній області кавітатора.

За результатами теоретичних та експериментальних досліджень з’ясовані можливості досягнення великої концентрації ультразвуку в рідині при забезпеченні довговічності випромінюючої поверхні та причини їх обмеження.

За результатами проведених досліджень сформульовані основні вимоги до ультразвукового технологічного кавітаційного обладнання для обробки рідких середовищ та показані шляхи їх реалізації.

Показана висока ефективність розробленого ультразвукового кавітаційного обладнання на прикладі технологічного процесу інактивації та дезінтеграції мікроорганізмів в рідких середовищах.