Розвиток наукових основ оцінки ресурсних показників надійності металургійного обладнання та підвищення безпеки його силових систем

* - значення у_0R для гладких зразків, у дужках для надрізаних зразків; ** - значення для крайової тріщини, у дужках - значення для поверхневої тріщини.

На підставі проведеного аналізу остаточно слід рекомендувати усереднені значення: HRc = 41 - для сталі 40Х та HRc = 46 - для сталі 35ХГСА.

Забезпечення безпеки при експлуатації металургійних машин і устаткування.

Успішна експлуатація не може бути забезпечена лише за рахунок якісного проектування й виготовлення вузлів машин. При обслуговуванні технологічного устаткування слід відслідковувати його історію навантаження і експлуатації, оцінюючи залишковий ресурс. З урахуванням запропонованих в 2 розділі алгоритмів пошуку ФРД розроблена методика оцінки залишкового ресурсу за результатами моніторингу експлуатаційної навантаженності механічних систем, у якій деградаційний процес представлений у вигляді кінетики накопичення пошкоджень.

В аспекті концепції «прийнятного ризику» для важких редукторів роторного екскаватора визначені в імовірнісній постановці вихідні ресурси зубчастих передач. З'ясовано, що внаслідок нерівномірності та нестаціонарності навантаження шестерні тихохідної передачі мають недостатній ресурс з опору зубців циклічному вигину. Завдяки отриманим діагностичним моделям можна планувати строки заміни шестерень залежно від фактичних властивостей їх матеріалу й режиму навантаження.

Істотний резерв підвищення безпеки пов'язаний з аналізом ризику конструкцій, що містять тріщини. Достовірна оцінка періоду живучості дає можливість продовжити строк безпечної експлуатації. Коло об'єктів, які функціонують при наявності тріщин у конструкціях, досить широкий. Це кожухи металургійних агрегатів, стінки трубопроводів, балки несучих конструкцій, короби грохотів, де тріщини тривалий час є поверхневі, що розвиваються в тонкостінних (до 40 мм) масивах металу. Як правило, використання методів лінійної механіки руйнування для таких конструкцій некоректно.

Встановлені особливості розвитку поверхневих тріщин, а також умови руйнування при їх наявності тонкостінних елементів конструкцій. Експериментально визначені межі тріщиностійкості сталі 3пс для умов вигину смуги в площині мінімальної жорсткості з урахуванням крайових і поверхневих тріщин.

Запропонована методика розрахунків живучості при нестаціонарному навантаженні, особливістю якої є універсальна модель корегування накопиченого пошкодження як характеристики швидкості росту тріщини. Методика уніфікована із загальноприйнятим прогнозуванням ресурсу при циклічному навантаженні.

Викладена методика разом з алгоритмом Ф пошуку ФРД і апаратом нелінійної механіки руйнування застосована для оцінки живучості елементів кожуха шахти доменної печі. Здійснене порівняння періодів живучості кожухів шахти з різних сталей для стінок печі з великогабаритних охолоджуваних модулів і стінок традиційної конструкції. Показано, що передбачуваний обсяг ремонтних робіт для доменних печей з новою конструкцією шахти в 3-5 раз нижче, чим для печей із шахтами традиційної конструкції.

Обґрунтування продовження строку безпечної експлуатації транспортно-технологічних машин.

Розрахунки, пов'язані із продовженням ресурсу конструкцій, ведуться в багатьох галузях техніки. Це пояснюється тим, що після досягнення призначеного терміну служби, згідно з державними стандартами, об'єкт повинен бути виключений з експлуатації, а економічна ситуація не дозволяє це здійснити. Базові конструкції самохідних мобільних транспортно-технологічних машин (рудні, коксові перевантажувальні вагони, вагон-ваги, металургійні платформи, передатні візки, автомотриси, самохідні штовхачі, електровози і т.д.) спроектовані зі значними запасами міцності.

Питання продовження ресурсу вирішується після оцінки технічного стану базових несучих конструкцій. Заміна цих конструкцій за час призначеного строку експлуатації не передбачена. Можливий лише ремонт або модернізація деяких елементів базових конструкцій. Оскільки ризик від їхнього руйнування великий, продовження ресурсу пов'язане із прогнозуванням безпеки експлуатації. Для об'єктів, які не можуть бути піддані стендовим випробуванням у процесі роботи над обґрунтуванням продовження ресурсу рам автомотрис типу АГВ, АДМ, ДГКу й ДМС установилася відповідна послідовність етапів, що утворюють методику.

Заключний етап роботи включає формування розрахункових режимів навантаження по експериментально зареєстрованих процесах при різних умовах експлуатації машин. Формалізований блок може бути отриманий по різних гіпотезах, але на практиці для цієї мети застосовують розподіл Релея та нормальний з перевантаженнями. Останній варіант має більшу агресивну дію і веде до більш консервативної оцінки.

Показники безпеки знаходяться за допомогою порівняння функції розподілу довговічності і числа циклів експлуатаційного наробітку. При цьому залишковий ресурс несе зміст новопризначеного, оскільки використовуються характеристики опору втомі, отримані після експлуатації рами. Показник безпеки у вигляді її індексу в відбиває кінетику зміни технічного стану конструкції, що має більші запаси міцності й довговічності. Тому можливий подальший моніторинг ресурсу машини по її фактичному наробітку.

Графік зміни індексу безпеки в часі експлуатації має ввігнуту форму, тому його інтенсивність зниження уповільнюється. Отже, після 15-20 років експлуатації базових конструкцій їх індекс безпеки вже знижується незначно, що є теоретичною основою для продовження терміну служби.

При малих амплітудах циклу навантаження елементів рам зростає його коефіцієнт асиметрії R, що прагне до значення 0,8 (рама типу ДГКу). Для подібного режиму втомне пошкодження невелике й термін служби за цим критерієм досить тривалий. Але зростає ймовірність викиду максимального напруження за межі, що допускаються. У такій ситуації безпека оцінюється по раптовій відмові. Встановлюється взаємозв'язок між розміром тріщини й граничним напруженням, а по розподілу перевантажень визначається період її появи, що й дає оцінку служби по наробіткові.

При збільшенні амплітуд циклу його коефіцієнт асиметрії опускається до значень 0.3-0.5 (рами типу АТВ, ДМС, АДМ). У такій ситуації аналіз по механіці руйнування видозмінюється. Для заданого терміну служби по розподілу перевантажень встановлюється її максимальне значення, по якому з урахуванням можливого розміру стрибка тріщини визначається її гранична довжина.

Основні висновки

У результаті проведення теоретичних і експериментальних досліджень отримано нове вирішення науково-технічної проблеми підвищення безпеки технологічного устаткування гірничо - металургійного комплексу. Одержав подальший розвиток напрямок удосконалювання металургійного устаткування, пов'язаний із забезпеченням його надійності за критеріями опору втомі. Сучасний етап вирішення проблеми міцності технологічного устаткування, який відображений у даній роботі, відрізняється розробкою й використанням імовірнісно - фізичних методів. Таким чином, розроблена методологія оцінки ресурсних показників, яка має властивість поетапного їх уточнення по мірі ідентифікації умов експлуатації, що забезпечує зменшення ризику та підвищення безпеки металургійного обладнання.

1. Запропонована й обґрунтована апроксимація закону розподілу перевантажень, що дозволяє прогнозувати їх рівень і періодичність появи по параметрах основного режиму навантаження. Використовуючи поняття експлуатаційної й конструкційної нестаціонарності навантаження, показника багаторежимності, його можна формалізувати у вигляді блоку історії навантаження для окремо взятого елемента механічної системи на стадії проектування.

2. Ресурсний підхід дозволив гармонізувати оцінку показників надійності й безпеки при поступових і раптових відмовах. Для перших - формальний підхід доповнюється фізичним змістом, а для других - безпека стає функцією часу експлуатації. Тоді ризик і безпеку можна використовувати для оцінки технічного стану силових конструкцій.

3. На підставі імовірнісної моделі довговічності для історій навантаження з перевантаженнями розроблено три аналітичні алгоритми пошуку функції розподілу довговічностей, а також експериментальний метод їх перевірки шляхом блок-програмних і блок-випадкових випробувань на втому. Вірогідність аналітичних алгоритмів перевірена, як у лабораторних, так і в промислових умовах на прикладі руйнування запобіжних шпинделів.

4. Формування типових історій навантаження окремих видів металургійних машин і устаткування, розробка експлуатаційно - конструкційних діаграм довговічностей типових деталей металургійних машин є новими напрямками досліджень і вдосконалювання механічних систем, що з'явилися в результаті роботи над концепцією проектування на гарантований ресурс.

5. Запропоновано представляти результати стаціонарних втомних випробувань двома базовими залежностями: загальним рівнянням довговічності й рівнянням розсіювання довговічностей. У результаті підвищується точність прогнозу. Уперше деформаційні критерії втоми використані для підвищення безпеки за допомогою зменшення параметрів базового рівняння розсіювання довговічностей.

6. Проведені комплексні дослідження накопичення втомних пошкоджень при впливі перевантажень на конструкційні метали, які включають стаціонарні, програмні й блок-випадкові випробування гладких і надрізаних зразків. За результатами випробувань запропоновані моделі корегування граничного накопленого пошкодження, які залежать від параметрів режиму навантаження, заданого в елементарних пошкодженнях. На підставі узагальнення результатів дослідження опору матеріалів руйнуванню при циклічному навантажені з перевантаженнями розроблена аналітична методика корегування накопиченого пошкодження, випробувана в умовах деформування легованих сталей з високим градієнтом напруг на стадії росту тріщини.

7. Розглянутий напрямок підвищення безпеки, пов'язаний із застосуванням запобіжних пристроїв з елементами, що руйнуються. На підставі ресурсного трактування раптових відмов, а також побудови експлуатаційно-конструкторської діаграми довговічності розроблений спосіб вибору конструктивних параметрів елементів, що руйнуються, в результаті чого зменшуються витрати на метал й підвищується захищеність силових ліній механічних систем.

8. Досліджений опір деформуванню й руйнуванню високоміцних сталей, з яких виготовляються відповідальні деталі машин. У результаті цього отримані рекомендації з вибору режимів зміцнюючої обробки для досягнення необхідного рівня характеристик працездатності.

9. Для стадії експлуатації устаткування розроблені діагностичні моделі оцінки технічного стану на основі накопичення втомних пошкоджень, які реалізовані для прогнозування ресурсу редуктора привода роторного колеса екскаватора, використовуваного для підготовки сировини при виробництві рідкісноземельних металів.

Розроблена методика розрахунків живучості при нестаціонарному навантажені при експлуатації машин. Вона з'явилася як практичний результат дослідження розвитку тріщин в умовах вигину. Виконана оцінка живучості елементів кожуха шахти доменної печі із застосуванням апарата нелінійної механіки руйнування в імовірнісній постановці.

10. Розроблена методика продовження ресурсу несучих конструкцій засобів спеціалізованого рухливого состава. Показано, що найбільш інтенсивне зменшення індексу безпеки відбувається на перших 15 - 20 роках експлуатації, після чого його величина, практично, не змінюється. Таким чином, теоретично обґрунтована можливість наднормативного використання базових конструкцій.

11. Ефективність від впровадження результатів дисертації досягається в такий спосіб.

На стадії проектування - за рахунок зниження матеріалоємності при заданому рівні безпеки шляхом розрахунків елементів конструкцій і деталей на гарантований термін служби.

За концепцією ресурсного проектування побудований накопичувач смуги й робочі кліті профілювального стану ТЕЗА на ВАТ ,,Комінмет”; на ВАТ ,,Дніпроважмаш” прийнятий до використання типовий розрахунок механічного устаткування печей із крокуючими балками й подом; рекомендації з проектування відповідальних болтових з'єднань, моделі опору втомі стикових болтів використані на АК ,,Рубін” (Росія) при оцінці надійності злітно-посадкових пристроїв важконавантажених літаків.

На стадії виготовлення - за рахунок одержання необхідної комбінації характеристик механічних властивостей відповідальних деталей шляхом відпрацьовування зміцнюючих технологій і режимів приймальних випробувань. Методика визначення оптимальної твердості деталей, працюючих в умовах зносо-втомних пошкоджень, використовується для виготовлення відповідальних деталей ТЕЗА на ВАТ ,,Комінмет”, еквівалентні режими приймально-здавальних випробувань дозволяють на 2000 гривень скоротити витрати по контролю кожної партії болтів, що за рік принесло економефект 34000 гривень на ВАТ ,,Дніпропетровський агрегатний завод”.

На стадії експлуатації - за рахунок збільшення міжремонтних періодів і термінів служби, а також зниження аварійності шляхом оцінки фактичного технічного стану елементів базових конструкцій і відповідальних деталей, що дозволяє повніше використовувати ресурс і скорочувати простої. Роботи з моніторингу технічного стану механічних систем кар'єрного устаткування на Вільногірському гірничо-металургійному комбінаті принесли за рік 145000 гривень економії; ,,Рекомендації до визначення технічного стану кожухів доменних печей (прогнозування живучості)” використовуються на ВАТ ,,Дніпропетровський металургійний завод ім. Петровського” з 2007 року з річним економефектом в 500000 гривень.

Впровадження результатів роботи в області визначення залишкового ресурсу дозволило продовжити термін служби автомотрис типу ДМС,АГВ,АДМ (усього 200 одиниць) на 15-20 років, термін служби дрезин ДГКу (400 одиниць)- на 30 років, що дає очікуваний економефект для ,,Укрзалізниці”, відповідно, в 80000 гривень і в 120000 гривень на кожну машину.

Cписок опублікованих робіт з теми дисертації

1. Белодеденко С.В. Шагающий конвейер нагревательных печей (часть 1). Развитие конструкций и областей применения: Учеб. пособие / С. В. Белодеденко, Ли Юн Цзинь., В. К. Цапко. - Днепропетровск: НМетАУ, 2001.- 69 с.

2. Гордиенко А.В. Суммирование относительных долговечностей при циклическом нагружении с малоцикловыми перегрузками // А.В. Гордиенко, С.В. Белодеденко. - Механическая усталость металлов: тр. XI Междунар. коллоквиума. В 2 т. - Киев, 1992. - Т. 1. - С. 121-127.

3. Белодеденко С.В. Оценка показателей конструкционной прочности сплава ВТЗ-1 в крупногабаритных штамповках // С. В. Белодеденко, Г. Н. Биличенко, Ю. П. Кандзюба. - Изв. ВУЗов. Машиностроение.-1993.- №2.- С.117-123.

4. Влияние некоторых технологических факторов на работоспособность соединительных элементов шахтной металлокрепи /В. И. Большаков, А. Н. Лукьянскова, Р. Б. Лесовицкая, С. В. Белодеденко. - Металлург. и горноруд. пром-сть. - 1994.- №2. - С. 24-27.

5. Белодеденко С.В. Адекватность методов оценки эксплуатационной нагруженности и режимов испытаний при прогнозировании ресурса //С. В. Белодеденко, Г. Н. Биличенко. - Проблемы механики железнодорожного транспорта: тез. докл. IX Междунар. конф. - Днепропетровск, 1996. - С. 187-188.

6. Белодеденко С.В. Накопление повреждений и оценка ресурса при нестационарном нагружениии с перегрузками и случайной асимметрией цикла // С.В. Белодеденко, Г.Н. Биличенко, Д.Е. Козаков. - Проблемы прочности. - 1997.- № 2. - С. 49-55.

7. Белодеденко С.В. Выбор рациональных параметров разрушающихся элементов предохранительных устройств //С. В. Белодеденко. - Защита металлургических машин от поломок. Вып.2.- Мариуполь,1997. - С. 106-112.

8. Белодеденко С.В. Оценка несущей способности шагающих балок нагревательных печей // С. В. Белодеденко, С. А. Кострица, В. В. Колбун. - Защита металлургических машин от поломок. Вып.3.-Мариуполь,1998.- С. 204-210.

9. Белодеденко С.В. Оценка несущей способности подвижных металлоконструкций нагревательных печей с шагающим конвейером / С. В. Белодеденко, Ли Юн Цзинь., В. К. Цапко. - Защита металлургических машин от поломок. Вып.4. -Мариуполь,1999.- С. 258-263.

10. Развитие конструкций шагающего конвейера нагревательных печей / В.К. Цапко, Ли Юн Цзинь, С.В. Белодеденко , В.А. Ермократьев // Теория и практика металлургии.- 2000. - №1. - С. 52-54.

11. Чеченев В.А. Типовая последовательность нагрузок кожуха шахты доменной печи / В. А. Чеченев, С. В. Белодеденко, В. К. Цапко. - Теория и практика металлургии.-1999.-№6.- С. 11-12.

12. Белодеденко С. В. Применение систем мониторинга технического состояния узлов прокатного оборудования // С. В. Белодеденко, Г. Н. Биличенко, В. К. Цапко. - Металлург. и горноруд. пром-сть. -1999.-№2-3.- С. 72-75.

13. Исследование конвейера линейных охладителей агломерата // И. В. Арсентьев, С. В. Белодеденко, В. П. Усачев, А. М. Толкунов, В. П. Кандыба. - Там же. - 2000.-№1.- С. 72-75.

14. Белодеденко С.В. Прогнозирование роста поверхностных трещин в кожухе шахты доменной печи //С. В. Белодеденко, В. А. Чеченев, В. Н. Прокофьев. - Оценка и обоснование продления ресурса элементов конструкций : тр. Междунар. конф.- К.: НАН Украины. Ин-т пробл. прочности, 2000.- С. 871-876.

15. Белодеденко С.В. Использование функций распределения долговечностей при проектировании и эксплуатации конструкций, испытывающих циклическое нагружение с перегрузками//С. В. Белодеденко, Г. Н. Биличенко. - Надiйнiйнiсть машин та прогнозування їх ресурсу: доп. міжнар. наук.- техн. конф. - Івано-Франківськ, ІФДТУНГ: Факел, 2000.- С.159-171.

16. Белодеденко С.В. Проектирование экономичных элементов конструкций по гарантированной долговечности / С. В. Белодеденко. - Проблемы машиностроения и надежности машин.-2000.-№6.- С.101-107.

17. Белодеденко С.В. Динамические нагрузки подъемного механизма нагревательной печи с шагающим конвейером //С. В. Белодеденко, Ли Юн Цзинь, В. К. Цапко. - Защита металлургических машин от поломок. Вып.5.- Мариуполь, 2000.- С.170-177.

18. Биличенко Г.Н. Особенности применения механики разрушения для обеспечения безопасности конструкций горно-металлургического комплекса //Г. Н. Биличенко, С. В. Белодеденко, Ли Юн Цзинь. - Сб. научн. тр. Нац. горной академии Украины.-2002.- №13. - Т.3.- С.24-27.

19. Нагруженность, усталость и материалоемкость базовых конструкций шагающего конвейера нагревательных печей /С.В. Белодеденко, Ли Юн Цзинь, А.Д. Жаковский, В.В.Колбун// Подъемно-транспортная техника.-2002.-№1-2.- С.126-134.

20. Контроль качества высокопрочных болтов по результатам усталостных испытаний / Е.В.Морозенко, Б.И.Макодзеба, С.В.Белодеденко, Г.Н.Биличенко.// Трибофатика: тр. 4-го Междунар.симпозиума по трибофатике.- Тернополь, 2002.- С.456-462.

21. Белодеденко С.В. Исследование и прогнозирование распределения долговечностей при циклическом нагружении с перегрузками // С. В. Белодеденко. - Заводская лаборатория. Диагностика материалов.-2003.-№3.- С.43-47.

22. Белодеденко С.В. Эффективность прогнозирования ресурса элементов прокатного оборудования и деформационные критерии усталости //С. В. Белодеденко, Д. Ю. Угрюмов. - Металлург. и горноруд. пром-сть. - 2003.-№5.- С.86-90.

23. Белодеденко С.В. Методологические аспекты снижения материалоемкости металлургического оборудования //С. В. Белодеденко, В. И. Гануш, Е. Ю. Гальчук. - Сб.научн.тр. Нац. горного ун-та.-2004.-№19.- С.91-98.

24. Белодеденко С.В. Оптимизация массы противовеса механизма вертикального перемещения кислородной фурмы // С. В. Белодеденко, В. И. Гануш. - Металлург. и горноруд. пром-сть.-2004.-№4.- С.85-88.

25. Опыт создания и оценка работоспособности высокопрочных болтов/ Е.В. Морозенко, С.В. Белодеденко., В.И. Товкун, Г.Н. Биличенко// Динаміка, міцність і надійність сільськогосподарських машин: пр.1 Міжнар. наук.- техн. конф.- Тернопіль: ТДТУ,2004.- С.515-521.

26. Белодеденко С.В.Оценка безопасной долговечности элементов конструкций при проектировании и эксплуатации технологического оборудования /С. В. Белодеденко. - Заводская лаборатория. Диагностика материалов.-2005.-№6.- С.40-46.

27. Белодеденко С.В.Особенности сопротивления усталости высокопрочных сталей при повышенных асимметриях цикла //С. В. Белодеденко. - Динамика, прочность и ресурс машин и конструкций: тез. докл. междунар. научн.-техн. конф. - Киев, 2005. - С.39-40.

28. Исследование выносливости болтов из высокопрочных сталей /С.В. Белодеденко, В.С. Гришин, В.Н. Товкун, В.В. Мозалев // Надежность и долговечность машин и сооружений. - 2005. - Вып.25. - С.22 - 29.

29. Белодеденко С.В. Исследование влияния роста асимметрии цикла и перегрузок на накопление повреждений в высокопрочной стали //С. В. Белодеденко, Г. Н. Биличенко, В. А. Ермократьев. - Механическая усталость металлов: тр.13 междунар. коллоквиума. -Тернополь, 2006.- С.145-151.

30. Белодеденко С.В. Сопротивление усталости высокопрочных сталей при росте асимметрии цикла //С. В. Белодеденко. - Надежность и долговечность машин и сооружений. - 2006. - Вып.26. - С.149-157.

31. Синтез нагруженности привода роторного колеса многоковшевого экскаватора / Ю.Д.Баранов, С.В. Белодеденко, В.Ю. Богдан и др. //Подъемно-транспортная техника. - 2006. - №4(20).- С.79-87.

32. Белодеденко С.В. Влияние экстремальных нагрузок на сопротивление усталости высокопрочных сталей //С. В. Белодеденко, В. И. Гануш, С. Н. Леонченко. - Деформация и разрушение материалов: сб. статей под ред. Ю.К. Ковнеристого.- М.: Интерконтакт Наука, 2006. - С.337-340.

33. Белодеденко С.В. Модель нагружения зубчатых передач редукторов применительно к прогнозированию эксплуатационного ресурса //С. В. Белодеденко, В. Ю. Богдан, В. И. Гануш. - Вест. Нац. техн. ун-та ,,XПИ”. -2007.-Вып.21.- С.230 - 238.

34. Мониторинг состояния технологического оборудования оборудования и ресурсные диагностические модели /С.В. Белодеденко, В.Ю. Богдан, Е.И. Хребто, А.В.Ларионцев//Металлург. и горноруд. пром-сть. - 2007. - №6.- С.94-98.

35. Белодеденко С.В. Ресурсная механика-направление повышения качества машин и эффективности их использования// С. В. Белодеденко. - Системные технологии.-Вып.3(56). - Т.1. - Днепропетровск, 2008.- С.39-46.

36. Белодеденко С.В. Автоматизированный поиск функций распределения долговечностей и факторная модель срока службы зубчатых передач//С. В. Белодеденко, В. И. Гануш, А. С. Иваница. - Системные технологии. - Вып.3(56). - Т.1. - Днепропетровск, 2008.- С.47-53.

37. Белодеденко С.В. Модель нагруженности роторного колеса экскаватора в аспекте построения системы контроля его работы //С. В. Белодеденко, В. Ю. Богдан, А. Н. Пивень. - Наук. вiсник Нац. гiрничого ун-ту.- 2008.-№2- С.72-76.

38. Белодеденко С.В. Улучшение эксплуатационных показателей механизмов маневрирования дутьевыми устройствами //С. В. Белодеденко, В. И. Гануш, С. М. Онацкий. - Металл и литье Украины.- 2008.-№5.- С.18-21.

39. Белодеденко С.В. Оптимизация механических свойств сталей зубчатых передач отрезных устройств для металлопроката //С. В. Белодеденко, А. С. Иваница. - Вісник Нац. техн.ун-ту ,,ХПІ”.- 2009. - №20. - С.45-51.

40. Белодеденко С.В. Развитие методов расчета и исследований прочности металлургического оборудования //С. В. Белодеденко. - Металлург. и горнорудн. пром - сть. - 2009. - №4. - С.94 - 98.

41. Патент 86620 Україна, МПК F16 D9/00. Спосіб визначення конструктивних параметрів запобіжних пристроїв з елементами, що руйнуються / Білодіденко С.В., Бесєдін О.О., Гануш В.І.; патентовласник Національна металургійна академія України. - № а200611926; заявл. 13. 11. 2006; опубл. 12. 05. 2009. Бюл. №9.

Анотації

Білодіденко С. В. Розвиток наукових основ оцінки ресурсних показників надійності металургійного обладнання та підвищення безпеки його силових систем. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.08. - «Машини для металургійного виробництва». - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2009.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми підвищення безпеки металургійного обладнання шляхом оцінки ризику й працездатності його відповідальних вузлів і базових конструкцій. На підставі знайдених моделей безпеки для відмов поступового і раптового типу та імовірнісної моделі циклічної довговічності з урахуванням історії навантаження розроблена методологія прогнозування ресурсних показників, яка має властивості їх уточнення по ступеню ідентифікації умов експлуатації.

На прикладах продемонстровані особливості використання методології прогнозування ресурсу й забезпечення безпеки на всіх стадіях життєвого циклу технічних систем. При цьому в якості об'єктів фігурують вузли й деталі, стан яких суттєво впливає на безпеку усієї механічної системи. Це базові конструкції (рами транспортно-технологічних машин, кожуха доменних печей), головні виконавчі механізми (привод ротора екскаватора, головна лінія пильгерстану) і відповідальні деталі (високоміцні болти, елементи, що руйнуються, запобіжних пристроїв).

Ключові слова: металургійне устаткування, надійність, ресурс, ризик, безпека, втома, перевантаження, моніторинг технічного стану.

Белодеденко С. В. Развитие научных основ оценки ресурсных показателей надежности металлургического оборудования и повышение безопасности его силовых систем. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05. 05. 08. «Машины для металлургического производства». - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2009.

Диссертация посвящена решению проблемы повышения безопасности металлургического оборудования путем оценки риска и работоспособности его ответственных узлов и базовых конструкций. На основании найденных моделей безопасности для отказов постепенного и внезапного типа и вероятностной модели циклической долговечности с учетом истории нагружения разработана методология прогнозирования ресурсных показателей, которая обладает свойствами их уточнения по мере идентификации условий эксплуатации.

Применительно к найденным моделям в рамках данной методологии разработаны методы формирования моделей нагружения и модели сопротивления усталости. Проведены исследования влияния на долговечность экспериментальных нагрузок, на основании чего установлены модели корректировки накопленного повреждения при перегрузках, а также модель предельного состояния при высоких асимметриях цикла для условий локализации деформаций.

На примерах продемонстрированы особенности использования методологии прогнозирования ресурса и обеспечения безопасности на всех стадиях жизненного цикла технических систем: при проектировании (концепция проектирования на гарантированный срок службы и оптимально-поисковая проектирование разрушающихся элементов и предохранительных устройств); при изготовлении (технические способы достижения требуемого сочетания характеристик механических свойств ответственных деталей); при эксплуатации (мониторинг накопления повреждений и остаточного ресурса, оценка живучести); при продлении ресурса (техническое состояние базовых конструкций).

При этом в качестве объектов фигурируют узлы и детали, состояние которых существенно влияет на безотказность всей механической системы. Это базовые конструкции (рамы транспортно-технологических машин, кожуха доменных печей), главные исполнительные механизмы (привод ротора экскаватора, главная линия пильгерстана) и ответственные детали (высокопрочные болты, разрушающиеся элементы предохранительных устройств).

Экономический эффект от внедрения разработок составляет 1 млн. 679 тыс. грн. (полученный), 73,6 млн грн. (ожидаемый).

Ключевые слова: металлургическое оборудование, надежность, ресурс, риск, безопасность, усталость, перегрузка, мониторинг технического состояния.

Belodedenko S. V. Development of scientific basis for resource indexes estimations of metallurgical equipment reliability and safety raise of its power systems. - Manuscript.

Dissertation for academic degree of Doctor of technical sciences in speciality 05. 05. 08. “Machines for Metallurgical Production” - National Metallurgical Academy of Ukraine, Dniepropetrovsk, 2009.

The dissertation is dedicated to the metallurgical equipment raising safety problem by means of hazard and working efficiency estimation for its responsible assemblies and base structures. On the basis of the found safety models for the refuses of gradual and sudden type and probabilistic model of cyclic longevity taking into account loading history prediction methodology of resource indexes is developed, which possesses ability of their clarification identification of external environments is developed.

Prediction methodology of resource and safety features use examples are shown at all stages of life cycle of the technical systems. Thus assemblies and details whose state substantially affects on no-failure operation of all mechanical system appear as objects. It is base constructions (frame of transport-technological machines, blast-furnaces jackets), main executive mechanisms (transmission of wheel excavator, main line of pilger-mill) and responsible details (high strength screw-bolts, broken down elements of safety facilities).

Keywords: metallurgical equipment, reliability, resource, hazard, safety, fatigue, overload, monitoring of technical state.

Размещено на Allbest.ru