АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ПРОЕКТНОЙ ОЦЕНКИ РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН

Предложен теоретический метод прогнозирования ресурса деталей металлургических машин по критериям прочности и износостойкости материалов без использования экспериментальных данных. В его основу положена методика постановки и решения краевых задач физической теории надежности элементов механических систем. Общая постановка задачи для описания процесса формирования отказа исследуемого элемента представляет систему базовых уравнений теории параметрической надежности технических объектов и кинетическое уравнение его деградации (старения, повреждаемости) в процессе будущей эксплуатации. Для выбранного параметра состояния исследуемого объекта в качестве базовых уравнений теории надежности формулируются: уравнение его эволюции, уравнение перехода в предельное состояние и уравнение для расчета проектного ресурса. Вид уравнения деградации определяется заданными условия нагружения изделия и предполагаемым критерием его разрушения. Для деталей машин, статические или циклические условия внешнего нагружения которых предполагают их вероятный отказ по критериям объемного разрушения, в качестве уравнения деградации использовано основополагающее уравнение термодинамической теории прочности В.В. Федорова. На его основе предложена универсальная зависимость для расчета средней скорости повреждаемости структуры материала наиболее нагруженных объемов исследуемого элемента в стационарных условиях нагружения. Определен коэффициент, учитывающий сопротивление структуры материала по принципу Ле-Шателье в процессе всего периода нагружения вплоть до разрушения. Для деталей машин, работающих в условиях граничного трения, в качестве уравнения их деградации использована базовая зависимость энергмеханической концепции изнашивания трибосопряжений. Она выведена на основе совместного решения уравнений структурно-энергетической и молекулярно-механической теорий трения и поз воляет оценить скорость изнашивания трибоэлементов в стационарных условиях фрикционного взаимодействия без проведения экспери ментальных исследований. Предложенный метод аналитической оценки проектного ресурса деталей машин, как метод постановки и решения краевых задач физической теории надежности по критериям прочности и износостойкости материалов, использован на практике для повышения долговечности ряда металлургических агрегатов.

надежность, долговечность, ресурс, прогнозирование, краевая задача, критерий, прочность, износостойкость

1. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 560 с.

2. Надежность в машиностроении: Справочник. / Под общ. ред. В.В. Шашкина, Г.П. Карзова. – СПб.: Политехника, 1992. – 719 с.

3. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. – М.: Машиностроение, 1984. – 312 с.

4. Анцупов А.В. (мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П. Теория и прак тика обеспечения надежности деталей машин по критериям кинетической прочности и износостойкости материалов. – Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2015. – 308 с.

5. Анцупов А.В., Анцупов А.В. (мл.), Губин А.С. и др. Прогнозирование показателей надежности трибосопряжений: Материалы 68-й Межрегион. науч.-технич. конф. «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования». – Магнитогорск: МГТУ, 2010. Т. 1. С. 262 – 264.

6. Надежность машиностроительной продукции: практическое руководство по нормированию, подтверждению и обеспечению. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 328 с.

7. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин: Учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 1988. – 235 с.

8. Федоров В.В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел. – Ташкент: Изд-во «Фан» УзССР, 1985. – 165 с.

9. Федоров В.В. Основы эргодинамики и синергетики деформируемых тел. Ч. III. Основы эргодинамики деформируемых тел / Под ред. С.В. Федорова. – Калининград: Изд-во КГТУ, 2014. – 222 с.

10. Анцупов В.П., Анцупов А.В., Анцупов А.В. (мл.) и др. Структурно-энергетический подход к оценке фрикционной надежности материалов и деталей машин: Материалы 66-й науч.-техн. конф. – Магнитогорск: МГТУ, 2008. Т. 1. С. 258 – 262.

11. Крагельский И.В. Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. – М.: Машиностроение, 1977. – 526 с.

12. Крагельский И.В., Фляйшер Г., Комбалов В.С., Тум Г. Расчет трения, износа и долговечности с позиций молекулярно-механической, усталостной и энергетической теорий // Проблемы автоматизации машиностроения. 1986. № 12. С.13 – 24.

13. Федоров С.В. Основы трибоэргодинамики и физико-химические предпосылки теории совместимости. – Калининград: КГТУ, 2003. – 409 с.

14. Протасов Б.В. Энергетические соотношения в трибосопряжении и прогнозирование его долговечности. – Саратов: Саратовский университет, 1979. – 152 с.

15. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлингер, Э.Д. Браун и др. / Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, 2003. – 576 с.