Определение функции распределения ресурса барабана котла высокого давления

Для уменьшения числа данных отказов, а, следовательно, обеспечения и увеличения сроков летной эксплуатации, необходимо выполнить комплекс мер, от повышения качества изготовления, сборочно-монтажных и наземноэксплуатационных работ и до разработки методов и средств повышения надежности и безопасности СУ и бортовых компьютеров, а также внедрения многоверсионных технологий для ПС.

Литература

1. Лабенский В. Б. Применение корреляционно-регрессионного анализа при планировании работ в ракетно-космической отрасли. // Проблемы управления и информатики. - 2001. - № 4.- С. 101-110.

2. Железняков А. Б. Взлетая, падала ракета... - СПб: «Система», 2003, 220 с.

3. Згуровский М. З. и др. Информационный подход к анализу и управлению проектными рисками. // Проблемы управления и информатики. - 2000. - № 4. - С. 148-156.

4. Харченко В. С. Выбор технологий проектирования и базовых архитектур для дефектоустойчивых управляющих и вычислительных систем реального времени. // Космiчна наука i технолопя. - 1997. - Т. 3. - № 5-6. - С. 109-119.

5. ГОСТ 16504-81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

6. Северцев А. А. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке. / А. А. Северцев; М.: Высшая школа, 1989. - 431 с., 2. ГОСТ 16504-81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

7. Александровская Л. Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: учебник. / Л. Н. Александровская, А. П. Афанасьев, А. А. Лисов. М.: Логос, 2003. 208 с.

Определение функции распределения ресурса барабана котла высокого давления Суходоева А. А. , Суходоев С. С. , Буров А. В. ,

Кокшаров П. А.4, Дудецкий С. В.5

1 Суходоева Алла Алексеевна /Sukhodoeva Alla Alekseevna - кандидат технических наук, доцент,

кафедра общеинженерных дисциплин,

Пермский военный институт внутренних войск МВД РФ;

2Суходоев Сергей Семенович /Sukhodoev Sergey Semenovich - эксперт,

ООО «Авикур»;

3Буров Андрей Валерьевич /Burov Andrey Valerevich - директор;

4Кокшаров Петр Александрович / Koksharov Peter Aleksandrovich - заместитель директора

по производству;

5Дудецкий Сергей Васильевич /Dudeski Sergey Vasilevich - инженер I категории,

«РЦ ЭХО», г. Пермь

Аннотация: с использованием критерия подобия усталостного разрушения

рассмотрен пример расчета конструкции с концентратором напряжения, и на его примере определена функция распределения остаточного ресурса барабана котла высокого давления.

Ключевые слова: функция распределения, долговечность, предел выносливости, кривая усталости, амплитудные напряжения, изгиб, концентраторы напряжений, критерий подобия.

16

Расчет на долговечность машиностроительных конструкций, в том числе в энергетике, работающих в условиях циклически меняющихся во времени повышенных температур и давлений, проводят с использованием вероятностных методов [2].

Для описания влияния различных факторов, таких как: концентрация напряжений, масштабный фактор, форма поперечного сечения, вид нагружения на средние значения и коэффициенты вариации пределов выносливости реальных деталей, была разработана статистическая теория подобия усталостного разрушения [1]. Суть статистической теории подобия заключается в том, что если образцы и реальные детали имеют различные размеры состояния поверхности, но сходные значения критерия подобия , то для них функции распределения пределов выносливости и функции распределения амплитудных значений напряжений будут одинаковы.

В соответствии с данной теорией функция распределения предела выносливости при неоднородном напряженном состоянии, когда есть концентраторы напряжений, такие как отверстия или трещины, имеет вид [1]:

(f-i)m+1

I =

(—\Г

G-Fq т+1 Од ^

G = G / атах - относительный максимальный градиент первого

= ig (—) ,

где

главного напряжения; L - часть периметра поперечного сечения; атах - максимальное напряжение в зоне концентрации; и - предел выносливости; m - показатель наклонной ветви кривой усталостиж; а0 - предел выносливости при пульсационном цикле; P -вероятность разрушения.

При работе барабан котла высокого давления испытывает различную по величине нагрузку на стенки: от 100 МПа при рабочем внутреннем давлении, до 520 МПа при тепловом ударе. Это приводит не только к растяжению стенок барабана, но и к их изгибу, что более опасно.

На примере пластинки с отверстием (рис. 1) из стали 22К на базе 107 циклов при знакопеременном изгибе

МПа

определяется функция распределения ресурса.

Рис. 1. Расчетная схема

Предел прочности при заданной температуре МПа. Коэффициент

вариации предела выносливости и действующей амплитуды равны друг другу и не зависят от базы испытаний: Коэффициент

чувствительности к асимметрии цикла составляет . Предел выносливости на

базе 107 циклов для стали 22К а _ х = 32 0 М П а.

В соответствии с теорией подобия усталостного разрушения, находится параметр подобия

- = 0, 0 1 1 -t-d = 1,7 5 ,

G ’

17

далее определяется коэффициент концентрации напряжений для заданной базы и вероятности P=0,5 [1]:

а с учетом влияния качества поверхности: КffD = 1,6 1 .

Среднее или медианное (для вероятности р=0,5) значение предела выносливости

с = 1 2 -н 2 0 - для углеродистых сталей; с = 2 0-нЗ 5 - для легированных сталей;

N0 = (1 -л З)  1 0 6 - точка перелома на кривой усталости.

Дальнейшая процедура определения вероятности разрушения при случайном нагружении сводится к следующему: по заданным величинам N, N 0,т и по диаграмме распределения амплитудных напряжений (рис. 2) определяется величина коэффициента запаса выносливости при заданной вероятности .

Ир ^ ^ ^ 2 DVpU/llIlVWlD vv Jv 11Ш JIIV/ Г1 pClv v 1JJ1 1 v/l D

зависимости от выбранного закона распределения, р=0,96.

Таким образом, при определении функции распределения ресурса усталостные

напряжений заменяют их средними значениями и находят медианный ресурс, выраженный количеством часов работы оборудования:

= 1 , З 9 ,

= — = 199 МПа.

каВ

Далее выбираются параметры кривой усталости в виде:

1.0

1.2

1.S

1.4

U

1.1

1<Й 10* 10* N/N„

Рис. 2. График для определения np при экспоненциальном законе распределения амплитудных напряжений

Для данной задачи:

ир = , 1 0,7 5 2 2 = 2,1 5 , вероятность безотказной работы определяется в

у 71

повреждения суммируют: ар = , амплитудные и предельные величины

18

Литература

1. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977.

2. Суходоева А. А., Суходоев С. С. Использование вероятностных методов расчета при усталостном нагружении ротора турбины. // International scientific review. № 6 (7), 2015. С. 17-19.

Актуальность разработки метода определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации кузова автобуса и его структура Калмыков Б. Ю. , Овчинников Н. А.2, Гармидер А. С.3, Калмыкова Ю. Б.4

1 Калмыков Борис Юрьевич /Kalmykov Boris Yurevych - кандидат технических наук, доцент;

2Овчинников Николай Александрович / Ovchinnikov Nikolay Aleksandrovich - старший

преподаватель;

3Гармидер Александр Сергеевич / Garmider Alexandr Sergeevich - аспирант, кафедра техники и технологии автомобильного транспорта,

Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахты,

Ростовская область;

4Калмыкова Юлия Борисовна /Kalmykova Julia Borisovna - студент, кафедра исторической политологии,

Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону

Аннотация: в статье анализируется нормативно-техническая база по допуску к эксплуатации автотранспортных средств. Предложена структура метода, позволяющего определить остаточный ресурс безопасной эксплуатации кузова автобуса.

Ключевые слова: безопасность, автобус, кузов, эксплуатация.

По данным статистики ГИБДД, в Российской Федерации доля автобусов в общей численности автомобильного парка страны составляет около 2 %, в то время как удельный вес количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с участием автобусов составляет порядка 5,5-6 % от общего количества ДТП. Следует отметить, что ДТП с участием автобусов по статистике имеют наиболее тяжкие последствия как для водителя и пассажиров самого автобуса, так и для других участников движения (пешеходов, водителей и пассажиров других транспортных средств), прежде всего из-за большого числа пассажиров и массы автобуса. По уровню риска пассажиров и водителей, который определяется отношением числа пострадавших на 10 тыс. транспортных средств, автобусный транспорт является наиболее опасным.

Действующие в России и ряде европейских стран Правила ЕЭК ООН [1], применяемые при сертификации автотранспортных средств (АТС), оценивают прочность конструкции кузова автобуса и рациональность планировки его пассажирского салона. Обеспечение заданного уровня прочности кузова автобуса (узлов и элементов, а также сварных соединений) напрямую зависит от комплексного учета факторов, определяющих надежность исследуемого объекта в эксплуатации. Однако существующие методы исследования надежности и безопасности кузовов характерны только для вновь произведенных автобусов с целью получения «Одобрения типа транспортного средства» при сертификации. Они не учитывают соответствие этим требованиям в процессе всего жизненного цикла изделия, а также специфику эксплуатации автобусов и особенности взаимодействия их с внешней средой.

19