Browsing by Author "Гевко, Іван Богданович"

Now showing 1 - 3 of 3

Науково-прикладні основи створення гвинтових транспортно-технологічних механізмів
(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Гевко, Іван Богданович
Дисертаційна робота присвячена важливій науково-технічній проблемі, яка полягає в розробленні науково-прикладних основ створення гвинтових транспортно-технологічних механізмів. Для цього на основі механіко-математичних методів, а також розробленої методики структурного синтезу гвинтових механізмів з розподілом конструктивних ознак їх елементів на ієрархічні групи та підгрупи запропоновано методику вибору гвинтових транспортно-технологічних механізмів за чотирма параметрами: зведеною собівартістю, продуктивністю, якістю виконання процесу та запасом міцності з урахуванням динамічного навантаження слабшої ланки. Проведено математичне моделювання характеру навантаження на шнек, виведено нелінійні диференціальні рівняння його поперечних і крутильних коливань, розроблено математичні моделі динамічних процесів роботи гвинтових механізмів. Реалізовано комплекс експериментальних досліджень для встановлення функціонально-експлуатаційних характеристик розроблених гвинтових механізмів і їх муфт з використанням розробленого стендового обладнання з автоматизованим електроприводом. Проведено багатокритеріальну оптимізацію параметрів гвинтових транспортно-технологічних механізмів і розроблено алгоритм їх проектування, що складається з дванадцяти основних етапів, який забезпечує вибір найраціональніших конструкцій для виконання визначених функціональних операцій. Результати досліджень впроваджені на виробничих підприємствах. Диссертационная работа посвящена важной научно-технической проблеме, которая заключается в разработке научно-прикладных основ создания винтовых транспортно-технологических механизмов. Для этого на основе механико-математических методов, а также разработанной методики структурного синтеза винтовых механизмов с распределением конструктивных признаков их элементов на иерархические группы и подгруппы с учетом существенности влияния выбора этих признаков на достижение заданных критериев оценки предложена методика выбора винтовых транспортно-технологических механизмов за четырьмя параметрами: возведенной себестоимостью, производительностью, качеством выполнения процесса и запасом прочности с учетом динамической нагрузки более слабого звена. Установлена взаимосвязь конструктивных характеристик винтовых механических систем и защитных механизмов от характера нагрузки и разработана модель выбора предохранительных муфт винтовых транспортно-технологических механизмов за разработанной классификацией в зависимости от их функционального назначения. Разработаны нелинейные математические модели поперечных и крутильных колебаний шнека, из которых установлены зависимости АЧХ от угловой скорости вращения, длины, продольной силы, физико-механических характеристик материалов, периодического возмущения (в том числе импульсного). Приведены особенности динамического процесса шнека, которые получили практическое приложение для расслоения материала путем его кратковременной эксплуатации в резонансной зоне с целью устранения «мертвых зон». Также проведено оценивание напряжений, которые предопределены поперечными колебаниями шнека. Проведено математическое моделирование характера нагрузки на шнек и разработаны математические модели динамических процессов, которые возникают в работе винтового сепаратора с импульсными возмущениями рабочей среды и винтового транспортера-смесителя, выведено уравнение для расчета динамических моментов. Согласно разработанной методики математического планирования эксперимента по плану полнофакторного эксперимента реализован комплекс экспериментальных исследований для установления функционально-эксплуатационных характеристик разработанных винтовых механизмов и их муфт с использованием разработанного стендового оборудования, в котором использовался автоматизированный привод с преобразователем частоты и персональным компьютером с соответствующим программным обеспечением. Проведена многокритериальная оптимизация параметров винтовых транспортно-технологических механизмов за критериями трудоемкости выполнения сопутствующих технологических операций, энергозатратами и материалоемкостью, где за комплексный критерий принята сумма стоимостного эквивалента использованного ресурса. Основными параметрами оптимизации избрано восемь переменных: внешний диаметр желоба, относительный зазор между желобом и внешней кромкой шнека, тангенс угла подъема витка, коэффициент быстроходности, тангенс угла наклона конвейера, коэффициент соотношения внутреннего и внешнего диаметров спирали, толщину винтовой спирали и длину технологического конвейера. Целевая функция представлена энергоемкостью процесса смешивания в виде квадратного полинома, а на смену этих переменных параметров наложено 6 ограничений. На основе решений дифференциальных уравнений выведены аналитические зависимости для определения оптимальных параметров конкретных конструкций винтовых механизмов. Разработаны инженерная методика и алгоритм проектирования винтовых транспортно-технологических механизмов, которые предусматривают проектирование и отбор самых рациональных конструкций для выполнения определенных функциональных операций согласно разработанных в диссертации принципов, которые предусматривают двенадцать основных этапов. Результаты исследований внедренные на производственных предприятиях. Dissertation is devoted to the important scientific - technological problem which deals with the development of the scientific-applied bases of creation of screw transporting technological mechanisms. For this purpose, on the basis of mechanic-mathematic methods, as well as the developed method of structural synthesis of screw mechanisms with their structural elements features distributing on hierarchical groups and sub-groups, the method of screw transport technological mechanisms chose is offered according to four parameters: overall prime cost, productivity, quality of process operation and strength capacity taking into account the dynamic loading of the weakest link. The mathematical design of the type of loading on the screw, is carried out. Nonlinear differential equations of its transversal and turning vibrations are deduced. Mathematical models of dynamic processes of the screw mechanisms operation are developed. The complex of experimental researches for establishment of functional operating characteristics of the developed screw mechanisms and their clutches taking advantage of the developed stand equipment with the automated electric drive was realized. Multicriterion optimization of the screw transporting technological mechanisms parameters is presented and the algorithm of their designing which consists of twelve basic stages was carried out which provides the choice of the most efficient constructions for fulfillment of functional operations. The results of investigation have already been applied in the national production.
Наукові засади забезпечення міцності та збільшення експлуатаційного ресурсу котлоагрегатів теплоелектростанцій з пошкодженнями
(Національний університет "Львівська політехніка", 2020) Будз, Степан Федорович; Дробенко, Богдан Дем'янович; Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України; Андрейків, Олександр Євгенович; Гевко, Іван Богданович; Пилипенко, Олег Іванович
Комплекс здійснених у дисертаційній роботі досліджень спрямовано на вирішення важливої науково-технічної проблеми – розроблення наукових засад забезпечення міцності котлоагрегатів енергоблоків ТЕС з пошкодженнями та збільшення їх експлуатаційного ресурсу шляхом адекватного оцінювання міцності деталей, вузлів та механізмів котлоагрегатів за різних режимів промислової експлуатації, отримання кількісної оцінки залишкового ресурсу, а також розроблення теоретичних основ їх ремонту та відновлення. Для оцінювання міцності котлоагрегату, враховуючи його високотемпературні навантаження і наявність зон пластичного деформування, використано варіант тривимірної теорії неізотермічної термопружно-пластичності, що враховує складну геометричну форму елементів котлоагрегату, експлуатаційних пошкоджень чи змін форми в них після ремонтних впливів, а також зміну властивостей матеріалу в часі і пружно-пластичний характер деформування. На цій основі розроблено методику моделювання процесів деформування елементів котлоагрегату за різних нестаціонарних режимів його експлуатації та оцінки його експлуатаційного ресурсу шляхом визначення його стану за рівнем накопиченої пошкоджуваності металу. Досліджено напружено-деформований стан конкретних діючих котлоагрегатів. Розроблена методика дала можливість виявити ділянки найбільш ймовірної появи дефектів в елементах котлоагрегатів та з’ясувати причини їх виникнення. Теоретично обґрунтовано технологію ремонту елементів котлоагрегату шляхом виконання в них технологічних вибірок матеріалу з пошкодженнями. Визначено раціональні форми вибірок з погляду мінімізації концентрації напружень. Досліджено можливість продовження термінів експлуатації котлоагрегатів енергоблоків ТЕС і встановлено умови їх безпечної експлуатації на постремонтній стадії. Виявлено режими, які роблять найістотніший внесок в накопичену пошкоджуваність металу. Запропоновано раціональні значення параметрів різних режимів експлуатації, які дозволяють ощадливіше витрачати його експлуатаційний ресурс. Запропонована методологія дослідження міцності і збільшення залишкового експлуатаційного ресурсу пройшла апробацію в конкретних виробничих умовах і впроваджена на ТЕС «Західенерго». Комплекс проведенных в диссертационной работе исследований направлен на решение важной научно-технической проблемы – разработка научных основ обеспечения прочности котлоагрегатов энергоблоков ТЭС с повреждениями и увеличения их эксплуатационного ресурса путем адекватной оценки прочности деталей, узлов и механизмов котлоагрегатов при различных режимах промышленной эксплуатации, получения количественной оценки остаточного ресурса, а также разработка теоретических основ их ремонта и восстановления. Для оценки прочности котлоагрегата, учитывая его высокотемпературные нагрузки и наличие зон пластического деформирования, использовано вариант трехмерной теории неизотермической термоупругопластичности, который учитывает сложную геометрическую форму элементов котлоагрегата, эксплуатационных повреждений или изменений формы в них после ремонтных воздействий, а также изменение свойств материала во времени и упругопластическое деформирование. На этой основе разработана методика моделирования процессов деформирования элементов котлоагрегата при различных нестационарных режимах его эксплуатации и оценки его эксплуатационного ресурса путем определения его состояния по уровню накопленной повреждаемости металла. Исследовано напряженно-деформированное состояние конкретных котлоагрегатов. Разработанная методика позволила выявить участки наиболее вероятного появления дефектов в элементах котлоагрегатов и выяснить причины их возникновения. Теоретически обоснована технология ремонта элементов котлоагрегата путем выполнения в них технологических выборок материала с повреждениями. Определены рациональные формы выборок с точки зрения минимизации концентрации напряжений. Исследована возможность продления сроков эксплуатации котлоагрегатов энергоблоков ТЭС и установлены условия их безопасной эксплуатации на постремонтний стадии. Выявлено режимы, которые делают существенный вклад в накопленную повреждаемость металла. Предложены рациональные значения параметров различных режимов эксплуатации, которые позволяют экономно расходовать его эксплуатационный ресурс. Предложенная методология исследования прочности и увеличения остаточного эксплуатационного ресурса прошла апробацию в конкретных производственных условиях на ТЭС «Западэнерго». The research carried out in the thesis is aimed at solving an important scientific and technical problem – the development of scientific bases for ensuring the durability of boiler units of thermal power plants units (TPP) with damage and increasing their operational resource by adequately assessing the strength of parts, units and mechanisms of boiler production units resource, as well as developing a theoretical basis for their repair. In the first section, the current state of the problem of ensuring the durability of boiler units of TPPs with damages and evaluating their residual life has been analyzed. In the second section, a mathematical model of the description of thermomechanical processes in the thermosensitive elastic-plastic solids under thermo-force loading has been formulated, which is proposed to be used in the study of the strength and residual operational life of the boiler. As the basis for this is taken a spatially three-dimensional approach, which allows us to adequately quantitatively describe the temperature field and the stress-strain state in structural elements of complex shape and structure. Using the finite element method and the sets of difference algorithms, a method for numerical modeling of thermomechanical processes in elements of a boiler unit under thermo-force loading has been suggested. On this basis, the corresponding software has been developed. In the third section, the results of investigations of the strength of the TP-10 and TP-100 types of boilers are presented, which take into account material degradation, operational damage, and repair cases. The strength of the drum under different modes of operation of the boiler has been investigated. The stationary regime with taking into accounts the thermal cycling, modes of scheduled start-stop, hydraulic tests, and emergency stops have been considered. It is shown that the presence of stress concentration in the vicinity of the holes leads to the local accumulation of damage, to the formation and development of cracks in these places. The rational in terms of stresses forms of cutting-outs of cracks and crack-shape damages in the holes and in their vicinities are suggested, in the course of which the deterioration of the strength characteristics of the drum does not occur or is minimal. In the fourth section, the results of investigations on the strength of collectors with existing defects in the form of cracks under operational loads are presented and the parameters of damage, with which the further their operation is possible, are determined; the probable causes of the damages to the collectors are indicated (with a view of further influence on them and their minimization). In the fifth section, the results of the calculation of the durability of the screen tubes with operational thinning are presented. The tube strength investigation has been performed in a three-dimensional spatial formulation, taking into account the real geometry of the thinning zone. The dependence of maximum stresses on the depth of thinning is determined, as well as the maximum permissible thinning of the tube at which its operation is still possible. In the sixth section, the strength of the fittings at the post-repair stage under operational conditions has been investigated. The dependences between the parameters of the cutting-outs and the maximum stresses in the fittings are presented, with the use of which it is possible to determine such geometrical parameters of the cutting-outs, for which the stresses in the fitting do not exceed the permissible ones. These dependencies make it possible to determine such combinations of geometric parameters of cutting-outs where the maximum stresses do not exceed the permissible level. In the seventh section, the results of evaluating the suitability and determination of the possibility of further operation of boiler units are presented. The description of analytical procedures performed to evaluate the suitability of the metal of these boilers for further industrial operation is given. Due to the adequate modeling of the deformation processes in structural elements of complex geometric shape with holes and technological cutting-outs within the three-dimensional model, the optimal (from the point of view of durability) shapes of techno-logical cutting-outs have been suggested, the scientifically substantiated quantitative estimates of the residual operational life of the considered boiler units at the post-repair stage have been obtained, and their operation for the fixed terms has been recommended under clearly defined conditions (forecast intensity of the basic cyclic modes).
Покращення ефективності механічних приводів застосуванням кулькових обгінно-запобіжних муфт
(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Борис, Андрій Орестович; Малащенко, Володимир Олександрович; Національний університет «Львівська політехніка»; Гевко, Іван Богданович; Васильєва, Олена Едуардівна
У дисертаційній роботі виконано теоретичні та експериментальні дослідження процесів передавання обертальних моментів механічними приводами, кінематичні ланцюги яких оснащені обгінними муфтами. Розроблено аналітичні залежності для математичного описання процесу передавання навантажень в одному напрямку та дослідження взаємозв’язаних параметрів, що характеризують роботоздатність, кінематико-силові показники кулькових муфт механічних приводів машин. Розроблено основні критерії синтезу кулькової обгінної муфти багатошвидкісної задньої втулки серійного велосипеду та нових кулькових обгінно-запобіжних муфт, на які отримано патенти України на корисні моделі. Розроблено алгоритм вибору та визначення конструктивних, кінематико-силових та експлуатаційних параметрів муфт, які забезпечують задану ефективність кінематичних ланцюгів механічних приводів. Подано результати експериментальних досліджень для перевірки та підтвердження основних теоретичних положень дисертації. Сформовано висновки та рекомендації для використання на практиці теоретичних положень для покращення ефективності роботи механічних приводів машин застосуванням кулькових обгінно-запобіжних муфт. В диссертационной работе выполнены теоретические и экспериментальные исследования процессов передачи вращательных моментов механическими приводами машин и механизмов, кинематические цепи которых оснащены обгонными муфтамы. Разработаны аналитические зависимости для математического описания процесса передачи нагрузок в одном направлении и исследования взаимосвязанных параметров, характеризующих работоспособность, кинематические и силовые показатели шариковых муфт механических приводов машин. Разработаны критерии синтеза шариковой обгонной муфты многоскоростной задней втулки велосипеда и новых шариковых обгонно-предупредительных муфт, на которые получены патенты Украины на полезную модель. Разработан алгоритм выбора конструктивных, кинематико-силовых и эксплуатационных параметров муфт, обеспечивающих заданную эффективность кинематических цепей механических приводов. Представлены результаты экспериментальных исследований для проверки и подтверждения основных теоретических положений диссертации. Сформированы выводы и рекомендации для использования на практике теоретических положений для повышения эффективности работы механических приводов машин с применением шариковых обгонно-предупредительных муфт. In the dissertation work the theoretical and experimental researches of processes of transfer of rotational moments by mechanical drives are executed, kinematic chains of which are equipped with overhead couplings. The analytical dependences for mathematical description of the process of transfer of loads in one direction and the study of interrelated parameters characterizing the robustness, kinematics-power parameters of ball couplings of mechanical drives of machines are developed. The basic criteria of synthesis of a ball clutch coupling of a multi-turn rear buckle sleeve of a serial bike and new ball clutch and safety clutches, which received patents of Ukraine on the utility model, were developed. The algorithm of choice and designation of structural, kinematic-power and operating parameters of couplings, which provide the given efficiency of kinematic chains of mechanical drives, is developed. The results of experimental research are submitted for verification and confirmation of the basic theoretical positions of the dissertation. The conclusions and recommendations for the practical application of the theoretical provisions for improving the efficiency of mechanical drives of machines using ball-bearing over-guard couplings are formed.