ПРЕДИСЛОВИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ
Данная монография, как и четыре предыдущих книги С. Л. Цыфанского и
его учеников [1-4], посвящена практическому использованию нелинейных
эффектов с целью разработки новых инженерных решений в различных областях
техники и производства. В предлагаемой монографии областью применения
нелинейных эффектов является техническая диагностика машин и механизмов.
В монографиях [1, 2] был заложен принцип подхода – изучение колебаний
сложных механических систем с большим числом степеней свободы,
включающих в себя разнообразные нелинейные элементы и подверженных
действию как периодических, так и случайных внешних сил.
Были разработаны новые методы математического моделирования,
позволяющие решать сложные системы нелинейных интегро-дифференциальных
уравнений, описывающих динамические процессы в электромеханических
системах, за пределами возможностей известных математических методов.
Предложено 25 методов для решения нелинейных дифференциальных уравнений
Матье-Хилла, Дуффинга, Ван дер Поля, Мейсснера, а также разнообразных
нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных (уравнения
изгибных, продольных и крутильных колебаний стержней с учетом физической и
геометрической нелинейностей, нелинейности цепных усилий, внутреннего и
внешнего трения, инерции вращения и поперечного сдвига сечений, а также
ограниченной
мощности
источника
возбуждения;
система
интегродифференциальных уравнений, описывающих разрядно-импульсные и волновые
процессы в высоковольтно-плазменных технологических машинах и др.). Все
разработанные методы признаны изобретениями и реализованы на созданном в
РТУ гибридном аналого-цифровом вычислительном комплексе. В 1990 году в
Инженерно-технологическом центре Латвийской АН изготовлена малая серия
таких вычислительных машин, которые были внедрены в десяти научноисследовательских организациях Латвии (Рига), России (Москва, Хабаровск,
Курск, Пермь), Грузии (Тбилиси), Узбекистана (Ташкент) и Туркмении
(Ашхабад). В этой работе авторам значительную помощь оказали Е. Набока,
Г. Мельников, Н. Наумов, Ю. Барабанов и Э. Чистяков (Россия), В. Ожиганов,
А. Окс и Э. Красноперов (Латвия), В. Шаргородский (Австралия).
Применение методов математического моделирования позволило вскрыть
новые свойства решений нелинейных дифференциальных уравнений и на этой
основе разработать ряд новых механизмов, машин и технологий, имеющих
преимущества перед их аналогами.
Монографии [3, 4] посвящены использованию нелинейных эффектов в
вибрационных машинах технологического назначения. Рассмотрены возможности
усовершенствования
вибромашин
за
счет
использования
свойств
субгармонических колебаний (эффекты увода, управление знаком асимметрии
колебаний и др.), параметрического и бигармонического возбуждения
(стабилизация резонансных колебаний вибромашины, снижение пускового
момента и др.). Изучены нелинейные колебания гибких связей в вибромашинах
при параметрическом и кинематическом возбуждении, предложены оригинальные
способы подавления этих колебаний. На разработанные технические устройства
получено 24 авторских свидетельства и патента на изобретения.
В 1990 году Инженерно-технологический центр Латвийской АН выпустил
малую серию субгармонических поверхностных виброуплотнителей. В
дальнейшем эти виброуплотнители успешно эксплуатировались в 12
строительных организациях Латвии, Литвы и России. Большинство
обнаруженных нелинейных эффектов прошло экспериментальную проверку в
лабораторных условиях. Отработка вибромашин с параметрическим
возбуждением осуществлялась совместно с В. Беловодским (Украина).
Изучение возможностей использования линейных и нелинейных подходов в
вибрационной диагностике машин осуществлялось в период с 1981 по 2000 годы.
Основные подходы и методология использования нелинейных эффектов в
вибродиагностике были сформулированы С. Цыфанским и опубликованы в
приоритетных статьях [7, 8] (см. главу 2). С. Цыфанским также предложен один
из наиболее эффективных диагностических подходов – метод присоединенной
массы [11, 12] (см. главу 4). В дальнейшем эти подходы развивались его
учениками В. Бересневичем и М. Магоне (Латвия), Б. Лушниковым (Россия), В.
Ожигановым, В. Малгиным, А. Оксом и В. Якушевичем (Латвия). С 1988 года
метод присоединенной массы продолжал развивать проф. В. Волков (Каунаский
технологический университет, Литва).
Разработан нелинейный электроемкостный метод определения содержания
влаги в материалах (см. главу 6), в основу которого положен эффект особой
чувствительности динамической системы в зоне обратного бифуркационного
скачка [13, 14]. Метод реализован во влагомере ВМ-2, который использовался в
службах технической диагностики НПО «Молния» (Россия) при проведении
работ по определению содержания влаги в гибкой теплозащитной изоляции
космического корабля «Буран» (1986 – 1990 гг) [6]. Нелинейный электроемкостный
принцип контроля реализован и в другом разработанном приборе – влагомере
ММ-5, предназначенном для определения содержания влаги в мазуте [5]. Прибор
сертифицирован Латвийским национальным центром стандартизации и
метрологии и внедрен на ряде теплоэнергетических предприятий Латвийской
Республики.
Методы и средства неразрушающего контроля лопастей ветряных
энергоустановок разрабатывались в рамках Международного научного проекта
Европейского Союза JOU2-CT92-0091 совместно с учеными Англии
(Лаборатория Резерфорда, Университет Сити), Нидерландов (Делфтский
технологический университет) и Болгарии (Лаборатория оптической обработки
информации) [9].
При разработке методов и средств вибродиагностики авторы в значительной
мере опирались на результаты исследований в области нелинейной теории
колебаний и динамики машин, полученные П. М. Алабужевым, В. А. Асташевым,
В. И. Бабицким, Ф. Я. Балицким, Э. Бекерисом, И. А. Биргером, В. Л.
Бидерманом, И. И. Блехманом, В. В. Болотиным, Н. В. Бутениным, В. Л. Вейцем,
Я. А. Вибой, И. И. Вульфсоном, Р. Ф. Ганиевым, М. Д. Генкиным, М. Ф.
Диментбергом, Ф. М. Диментбергом, М. В. Закржевским, В. В. Клюевым, А. Е.
Кобринским, К. С. Колесниковым, В. Л. Крупениным, Б. И. Крюковым, М. З.
Коловским, В. О. Кононенко, Э. Э. Лавенделом, В. А. Лазаряном, П. С. Ландой,
Ю. А. Митропольским, Р. Ф. Нагаевым, Ю. И. Неймарком, Я. Г. Пановко, П. П.
Пархоменко, Г. С. Писаренко, А. К. Плахтиенко, Б. И. Рабиновичем, В. Л.
Рагульскене, К. М. Рагульскисом, А. Б. Ройтманом, А. Г. Соколовой, В. А.
Светлицким, Г. Б. Сердюком, С. П. Тимошенко, А. Тондлом, Б. П. Умушкиным,
Л. М. Ушкаловым, М. И. Фейгиным, З. Е. Филером, К. В. Фроловым, М. В.
Хвингия, В. Шемплинской-Ступницкой, А. Л. Штейнвольфом, А. К. Явленским,
К. Н. Явленским, С. Ф. Яцуном и многими другими. Всем им авторы выражают
свою искреннюю признательность.
Авторы глубоко благодарны руководству Рижского технического
университета – ректору проф. И. Кнетсу, проректору по научной работе проф.
Л. Рыбицкому и директору Института механики проф. Я. Вибе за постоянную
поддержку и помощь в работе. Особая благодарность рецензентам проф. Я. Вибе
и проф. А. Чате за ценные замечания, сделанные при просмотре рукописи.
По результатам работ в области технической вибродиагностики машин
авторами разработано 53 новых метода и средства неразрушающего контроля,
защищенных патентами и авторскими свидетельствами на изобретения. Ряд
приборов и технических средств испытан и внедрен в ведущих научноисследовательских и конструкторских бюро Латвии и России (НПО «Молния»,
КБ им. А. Туполева, ЦАГИ, Сибирское авиационное НИИ, Рижское отделение
ГосНИИ Гражданской авиации, RZEC AVIATEST LNK и др.). Один из методов
вибрационной линеаризации нелинейной системы успешно внедрен на
Арзамасском приборостроительном заводе (Россия) при стендовых испытаниях
приборов [10]. Отзывы на разработанные средства вибродиагностики приведены в
приложении.
Характерной особенностью выполненных научных исследований и
инженерно-конструкторских работ является обязательное прохождение
следующих этапов:
 изучение нелинейных эффектов путем математического моделирования
динамики исследуемой системы;
 экспериментальная проверка возможности практической реализации
нелинейного эффекта;
 тщательная проверка на новизну обнаруженных нелинейных явлений
(публикации в ведущих научных журналах, патентование);
 изготовление полупромышленных образцов, внедрение.
Все вышеперечисленные этапы работ отражены в предлагаемой монографии.
При этом для удобства читателя каждая глава книги имеет свой самостоятельный
список литературы.
МОНОГРАФИИ И КНИГИ
1. Цыфанский С. Л. Математические методы моделирования колебаний
транспортных устройств с грузами как больших нелинейных механических
систем. – Пермь, 1969. – 411 с.
2. Цыфанский С. Л. Электрическое моделирование колебаний сложных
нелинейных механических систем. – Рига: Зинатне, 1979. – 180 с.
3. Цыфанский С. Л., Бересневич В. И., Окс А. Б. Нелинейные и параметрические
колебания вибрационных машин технологического назначения. – Рига:
Зинатне, 1991. – 231 с.
4. Цыфанский С.Л., Бересневич В.И., Окс А.Б. Практическое использование
нелинейных эффектов в вибрационных машинах. – Санкт-Петербург:
Политехника, 1992. – 95 с.
5. Цыфанский С. Л. Использование водомазутных эмульсий – путь к экономии
горючего и охране окружающей среды. – Рига–Санкт-Петербург, 1999. – 105 с.
6. Нелинейные эффекты – к внедрению. Информационно-рекламный сборник //
Составители: С. Л. Цыфанский и В. И. Бересневич. – Рига, 2000. – 222 с.
ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ СТАТЬИ И ИЗОБРЕТЕНИЯ
7. Цыфанский С. Л. Новизна подходов нелинейной вибродиагностики // Вопросы
динамики и прочности. – Рига: Зинатне, 1991, вып. 53, с. 115 – 125.
8. Цыфанский С. Л. Предмет, цель, диагностические признаки и задачи
нелинейной вибродиагностики // Вопросы динамики и прочности. – Рига:
Зинатне, 1991, вып. 53, с. 106 – 114.
9. Condition monitoring, stress analysis and full-scale fatigue testing of R&D wind
turbine blades / A. Irving, V. Sainov, S. Tsyfansky, H. Heerkes et al // PECO 1993
Project Summaries. – Brussels, Belgium, 1996, p. 3.84 – 3.85.
10. А. с. 732715 СССР, МКИ G 01 M 7/00. Способ испытаний изделий на
синусоидальную вибрацию / С. Л. Цыфанский, Е. М. Набока, Я. А. Алнис;
Рижский политехнический институт. - № 2675007/25-28; заявлено 09.10.78;
опубликовано 05.05.80. Бюл. № 17.
11. А. с. 1024829 СССР, МКИ G 01 N 29/04. Способ акустического контроля
тонкостенных изделий / С. Л. Цыфанский, М. А. Магоне, А. Б. Милов, Ю. Н.
Невский, М. З. Фридман; Рижский политехнический институт. - № 3425413/2528; заявлено 26.02.82; опубликовано 23.06.83. Бюл. № 23.
12. А. с. 1201762 СССР, МКИ G 01 N 29/04. Способ акустического контроля
тонкостенных изделий / С. Л. Цыфанский, М. А. Магоне, В. М. Ожиганов;
Рижский политехнический институт. - № 3776027/25-28; заявлено 25.07.84;
опубликовано 30.12.85. Бюл. № 48.
13. А. с. 1635723 СССР, МКИ G 01 N 27/22. Способ определения диэлектрической
проницаемости материалов / В. И. Бересневич, С. Л. Цыфанский, Э. А.
Красноперов, В. В. Коннов, Л. К. Кулаковская; Рижский политехнический
институт. - № 4692163/25; заявлено 05.04.89; утверждено 1990.
14. А. с. 1746282 СССР, МКИ G 01 N 27/22. Способ определения диэлектрической
проницаемости материалов / В. И. Бересневич, С. Л. Цыфанский, Л. К.
Кулаковская, В. В. Коннов, Э. А. Красноперов; Рижский политехнический
институт. - № 4842701/25; заявлено 27.06.90; опубликовано 07.07.92, Бюл. № 25.