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

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Розвиток наукових основ оцінки ресурсних показників надійності металургійного обладнання та підвищення безпеки його силових системНауковий консультант: академік НАН України, д.т.н., професор Большаков Вадим Іванович, директор Інституту чорної металургії ім. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Ясній Петро Володимирович, ректор Тернопільського державного технічного університету ім. доктор технічних наук, доцент Засельський Володимир Йосипович, завідувач кафедри механічного обладнання металургійних заводів, декан Криворізького металургійного факультету Національної металургійної академії України (м. Захист відбудеться "25" грудня 2009 р. о 12.30 годині на засіданні спеціалізованої Вченої Ради Д 08.084.03 Національної металургійної академії України за адресою: 49600, м. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національної металургійної академії України за адресою: 49600, м.Ресурсні показники надійності (призначений, вихідний, міжремонтний, гама - процентний ресурси) силових механічних систем визначають також їхню безпеку, що є важливим для машин металургійного виробництва України, яке характеризується значним спрацюванням устаткування й низькими темпами його відновлення. Таким чином, створення ощадливих і надійних машин для металургійного виробництва, необхідність періодичної оцінки технічного стану при експлуатації устаткування роблять актуальною наукову проблему розробки ресурсної механіки металургійних машин і устаткування, спрямованої на забезпечення необхідного рівня безпеки. Дисертаційна робота відповідає науковому напрямку кафедри машин і агрегатів металургійного виробництва Національної металургійної академії України, повязаному із впровадженням високонадійного металургійного обладнання й відповідає національній програмі розвитку й реформування гірничо-металургійного комплексу України до 2010 р. (№166 - IV від 06.19.1998 р.) Розвязок поставленої науково-технічної проблеми досягається за рахунок розробки методології оцінки ресурсу, яка складається із взаємоадекватних методик пошуку функцій розподілу довговічностей, моделювання процесу навантаження й опору йому окремих елементів механічних систем. Методи експериментальної механіки - для оцінки навантажень силових систем у промислових умовах, а також для визначення характеристик опору втомі матеріалів і елементів конструкцій у лабораторних умовах; методи теорії випадкових процесів - для обробки осцилограм рамних конструкцій і подальшого формування їх режиму навантаження; метод планування експерименту - для визначення режимів втомних випробувань; метод скінченних елементів - для оцінки напружено-деформованого стану елементів рамних конструкцій (програмні комплекси ИСПА, SCAD); метод статистичного моделювання - для пошуку функцій розподілу довговічностей; методи механіки руйнування - для оцінки живучості конструкцій.Таким чином, безпека представляє стан устаткування, при якому ризики його експлуатації не перевищують припустимих. Він визначається шляхом порівняння функцій розподілу прогнозованої довговічності й фактичного числа циклів наробітку n?(P): , (1) де , N?MAX - мінімальні й максимальні значення, відповідно, довговічності й наробітку, обумовлені по їхніх розподілах n?(P) і lgn0(P-1) для однакової ймовірності P. Ресурсна механіка, що займається оцінкою ресурсних показників, дозволяє при проектуванні реалізувати концепцію прийнятного ризику шляхом розрахунків деталей на гарантовану довговічність ,а при експлуатації підтримка безпеки здійснюється за концепцією поетапного призначення ресурсу. Якщо реалізовувати ту саму історію навантаження (блок-програмні випробування) для різних зразків, доводячи їх до руйнування (появи тріщин), то розкид підсумкової довговічності n0 буде визначатися внутрішнім фактором, а по результатах випробувань знаходиться величина а0. Моделювання процесу навантаження для оцінки безпеки здійснюється в три кроки: - встановлюються параметри первинного ергодичного процесу, - на їхній основі визначаються параметри перевантажень і формується мікроблок історії навантаження, - далі з урахуванням повторюваності режимів методом синтезу формується макроблок, що схематизує багаторежимний процес за характерний період експлуатації.У результаті проведення теоретичних і експериментальних досліджень отримано нове вирішення науково-технічної проблеми підвищення безпеки технологічного устаткування гірничо - металургійного комплексу. 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. 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.

Основний зміст роботи