Авторефераты по темам >> Разные специальности - [часть 1] [часть 2]

Повышение работоспособности судовых технических средств за счёт применения износостойких материалов и технологий для защиты и восстановления быстроизнашивающихся деталей

Автореферат кандидатской диссертации

На правах рукописи

Донских Дмитрий Фаритович

Специальность: 05.08.04 - Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2012

Работа выполнена в Федеральном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций

Научный руководитель:

Заслуженный деятель наук РФ, доктор технических наук, профессор

Погодаев Леонгард Иванович

аа

Официальные оппоненты:

аЧулкин Сергей Георгиевич д.т.н., апрофессор, заведующий кафедрой Машиноведения и деталей машин

Санкт-Петербургского Государственного Политехнического университетаа

Голицын Вячеслав Алексеевич к.т.н., доцент кафедры Технологии судоремонта Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций

Ведущая организация:

ОАО Центр технологий судостроения и судоремонта

аа Защита диссертации состоится л12 апреля 2012 г. в 15.00 в ауд. 235 на заседании диссертационного совета Д 223.009.04 при Санкт-Петербургском университете водных коммуникаций (СПГУВК) по адресу: 198035, Санкт?Петербург, ул. Двинская, 5/7, тел. 251-19-91, факс 251-02-81, e-mail: acouncil@spbuwc.ru

аа С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт?Петербургского государственного университета водных коммуникаций

Автореферат разослан лаа марта 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 223.009.04

доктор технических наук, профессора Ерофеев Валентин Леонидович

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время обеспечение достаточной надёжности оборудования механизмов дноуглубительной техники, а именно судов технического флота представляет собой проблему государственной важности. Можно предполагать, что невысокая надёжность судов технического флота, в частности интенсивный износ деталей черпаковой цепи земмашин и деталей грунтовых насосов земснарядов, окажется серьёзным препятствием по дноуглублению судоходных рек.

Очевидно, что дноуглубительные работы могут выполняться только техническим флотом, т.е. установками, оснащенными грунтозаборными устройствами и средствами перемещения грунта или гидротранспорта неоднородной среды (пульпы) в места складывания. Для разработки плотных грунтов будут использоваться многочерпаковые земмашины, а для работы на песчаных грунтах - землесосные снаряды (землесосы). Общим для земмашин и землесосов является низкая надёжность рабочих устройств (РУ), в значительной степени определяющих их работоспособность и эффективность эксплуатации земснарядов в целом.

Опыт показывает, что такими рабочими устройствами являются детали шарнирного соединения черпаков на земмашинах и детали грунтовых насосов на земснарядах. При этом наибольшему износу подвергаются черпаковые пальцы и рабочие колёса насосов.

Цель работы. Основной целевой установкой диссертации является Цповышение надёжности быстроизнашивающихся деталей судовых технических средств (грунтовых насосов землесосных снарядов и черпаковых цепей многочерпаковых земмашин), в наибольшей степени определяющих эффективность их эксплуатации при воздействии гидроабразивных сред, например, при выполнении дноуглубительных работ.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: аа 1. Выявление условий (причин) возникновения эрозии рабочих устройств земснарядов и анализ характера изнашивания ведущих деталей.

2. Выбор лабораторных стендов, адекватно отражающих реальные условия работы черпаковой цепи земмашин и грунтовых насосов землесосных снарядов и особенности изнашивания ведущих деталей.

3. Разработка схемы оптимизации условий работы землесосов за счёт согласования гидравлических и геометрических характеристик насосов с учетом вихреобразования в рабочих колёсах и эрозионной стойкости изнашиваемых материалов.

4. Выявление основных причин низкой надёжности деталей шарнирного соединения черпаковой цепи земмашин и способов повышения их работоспособности: химико-термической обработкой, заменой аустенитной стали 110Г13 на легированные конструкционные с упрочняющей термообработкой, заменой кованых черпаковых пальцев на литые.

Объектом исследования диссертации являются суда технического флота и их элементы (детали шарнирного соединения черпаковой цепи и грунтовых насосов, черпаки, барабаны, роульсы, разрыхлительные устройства, пульпопроводы).

Предметом исследования диссертации являются рабочие устройства судов технического флота, методы повышения их долговечности и обеспечение необходимого уровня надёжности.

Методы исследований. Применительно к условиям эксплуатации земснарядов и проблематике диссертации использован комплекс базовых и оригинальных методов исследований. При моделировании особенностей воздействия жидких гидроабразивных сред на поверхность деталей применялся структурно-энергетический подход.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов, содержащихся в диссертации, подтверждается результатами экспериментов, выполненных на лабораторных установках и на действующих земснарядах, а также удовлетворительной сходимостью расчетной износостойкости и долговечности ведущих деталей грунтовых насосов землесосов и многочерпаковых земснарядов (рабочих колёс и черпаковых пальцев соответственно) с показателями их надёжности в условиях эксплуатации.

На защиту выносятся:

- технологический процесс электролизного борирования черпаковых пальцев земснарядов и результаты оценки их надёжностиа на стендах и в натурных условиях;

- метод оценки надёжности материалов и покрытий по энергетическому критерию;

- зависимости эрозии деталей от совокупности характеристик неоднородных гидроабразивных сред, геометрии деталей, рабочих параметров механизмов и от комплексного энергетического критерия;

- структурно-энергетические модели надёжности быстроизнашивающихся деталей и рабочих устройств земснарядов.

Научная новизна работы. В результате использования структурно-энергетического подхода получены:

1. Модели надёжности компактных материалов, наплавок и покрытий, наиболее полно учитывающие условия нагружения деталей.

2.а Рабочие характеристики механизмов и прочностные пластические свойства изнашиваемых объёмов деталей, представленных энергетическим критерием при абразивной и кавитационной эрозии.

Разработанные структурно-энергетические модели позволяют оценить влияние на эрозионную стойкость деталей не только структуры материалов и покрытий на различных масштабных уровнях внешнего воздействия, но и структурные особенности неоднородных жидких сред, например, интенсивность вихреобразования и размеры вихрей, вызывающих интенсивное местное изнашивание.

Практическую ценность в работе представляют:

- опытные данные по относительной износостойкости широкого круга материалов, наплавок и покрытий при различных видах эрозии в неоднородных средах;

- результаты оптимизации технологии поверхностного электролизного борирования черпаковых пальцев из углеродистой стали и данные по оценке работоспособности крупной серии пальцев после химико-термической обработки в условиях эксплуатации;

- соотношения для пересчёта относительной износостойкости материалов при одном виде изнашивания на другой, например, по известному ряду износостойкости материалов при гидроабразивной эрозии: формулы для построения рядов стойкости этих материалов при ударно-абразивном изнашивании, гидроэрозии и коррозии;

- разработанный расчётный метод оценки надёжности материалов и покрытий по их энергоёмкости при различных разновидностях эрозии.

Реализация результатов работы. Исследование работоспособности и внедрение в производство модернизированных рабочих устройств земснарядов выполнялось в различные периоды времени на земснарядах Волжского ОРП'а, Ленинградского речного порта и морской пристани, треста Севзапморгидрострой, на з/с: ГДУ-1, Северо?Западный-16, Волжский-36, Литер-Д, Московский-2 и на других объектах.

Методика расчета долговечности деталей грунтовых насосов путём согласования геометрии быстроизнашивающихся деталей и рабочих характеристик грунтонасосных установок внедрена в учебный процесс СПГУВК в виде курсовой работы, выполняемой студентами механической специальности в процессе освоения дисциплины аНадёжность судового оборудования.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Республиканских, городских и расширенных вузовских научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников СПГУВК; на 9 и 10 Международных научных конференциях Трибология и надёжность - 2009 и 2010 (СПб, ПГУПС); на 4-ом Международном симпозиуме Транстрибо - 2010 (СПб, ПГТУ); на 12-ой Международной научно-практической конференции Ресурсосберегающие технологии ремонта оборудования (СПб, ПГТУ, Плазмацентр ? 2010).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 17 печатных работах, из которых 4 соответствуют списку ВАК РФ.

Структура и объёмы работы. Диссертация представлена в форме рукописи, состоящей из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных литературных источников из 43 наименований. Материал изложен на 136 астраницах машинописного текста, включающего 43 рисунка и 20 таблиц.

Авторефераты по темам >> Разные специальности - [часть 1] [часть 2]

Blog