ПІДВИЩЕННЯ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ РОБОЧИХ ОРГАНІВ ПОДРІБНЮВАЛЬНО-ПОМОЛЬНОГО ОБЛАДНАННЯ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і завдання досліджень, вивчено об’єкт і предмет досліджень, указано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, подано інформацію про апробацію роботи і публікації основних результатів.

Перший розділ присвячено обґрунтуванню перспективних і аналізу існуючих методологій прогнозування витривалості робочих органів подрібнювально-помольного обладнання. Проаналізовано стан витривалості робочих органів подрібнювально-помольного обладнання на стадії проектування та удосконалення наявних конструкцій, їх окремих елементів та складальних одиниць, запропоновано методику прискореного визначення межі витривалості робочих органів подрібнювально-помольного обладнання, розглянуто працездатність деталей подрібнювально-помольного обладнання з точки зору термодинаміки. Здобувач пропонує визначати
основні параметри витривалості (σ_R, N₀, r) через рівень еквівалентних напружень σ_екв  на стадії проектування.

Всебічно досліджено підвищення зносостійкості й довговічності машин, такими вченими, як: І.А. Біргер, В.М. Олійник, В.Т. Трощенко, Д. Форрест, Дж. Коллінз. На підставі проведеного аналізу робіт І.В.Петрова і І.К.Домбровської видно, що
питання підвищення зносостійкості не одержали кінцевого ефективного вирішення. Інтенсивне зношування плит, що дроблять, приводить до частої їхньої заміни,
збільшенню витрат запасних частин і дорогих матеріалів на їх виготовлення, простою щокових дробарок і зниженню їхньої продуктивності. Тому вивчення причин і характер руйнування, механізм зносу по довжині плити й розробка методів
підвищення їх довговічності зносостійким наплавленням грає досить важливу роль для подрібнювально-помольного обладнання. Найпоширенішим і інтенсивним видом зношування деталей робочих органів машин і механічного встаткування є абразивний знос. Цьому виду зношування присвячені дослідження М.М.Хрущова, М.А. Бабичева, Е.С. Берковича. Вони відзначили, що абразивне зношування проявляється при терті металу під навантаженням по більш твердій частинці – часто мінерального походження. Абразивне зношування може бути викликано різними механізмами, що викликають поверхневе руйнування, яке супроводжується однократним або багатократним пластичним деформуванням. Необхідною умовою можливого прояву абразивного зношування є більша твердість у процесі тертя тіла, що зношується.

Для робочих органів подрібнювально-помольного обладнання витривалість, що пов’язана зі зменшенням зносостійкості в умовах активного абразивного зношування є складний, багатокомпонентний, багатофакторний та багатокритеріальний процес. Для розв’язання цієї складної і водночас важливої науково-технічної проблеми стосовно подрібнювально-помольного обладнання, можливо лише з використанням математичного апарату технічної кібернетики, зокрема, застосувавши рекурсивний адаптивний фільтр Калмана-Б’юссі.

Другий розділ присвячено створенню універсального способу прогнозування витривалості робочих органів подрібнювально-помольного обладнання.

Розрахунок та проектування деталей подрібнювально-помольного обладнання – це складний, багатокритеріальний процес, адже з десятка критеріїв працездатності слід відібрати декілька для створення проектувальних та перевірочних
розрахунків. Ситуація ускладнюється особливостями експлуатації конструкційних матеріалів, а саме: варіативністю конструктивної міцності, не стаціонарністю навантаження, можливістю багатократних перевантажень, перепаду температур,
абразивним зношуванням тощо. У зв’язку з цим виникає потреба в створенні
інтегрального показника працездатності (ІПП) конструкційних матеріалів, який би
дозволяв одночасно прогнозувати надійність, довговічність, міцність, витривалість та зносостійкість цих матеріалів, базуючись на лінійній гіпотезі сумування пошкоджень та на відомих залежностях інтенсивності зносу I_h та міри пошкодженості D у часі. Однак процес реалізації такого інтегрального показника працездатності конструкційних матеріалів досить складний і потребує математичного моделювання з можливістю зворотнього зв'язку для того, щоб зробити цей процес математично і технічно виправданим. З математичної точки зору – це вінерівський процес у вигляді адаптивного фільтра Калмана з необхідністю зворотнього зв'язку.

Таким чином, інтегральний показник працездатності та закономірність інтенсивності зносу (ЗІЗ) об'єктивно впливають на функціонування всієї системи подрібнювально-помольного обладнання, причому цей процес взаємовпливу по суті є процесом додавання стохастичних сигналів за допомогою «чорного ящика», яким є рекурсивний фільтр Калмана. На відміну від кінцевого або нормального пристроїв оцінки (фільтрів), які використовують розв'язок рівняння Вінера-Хопфа та дають оцінку у вигляді виваженої суми кінцевого числа вибірок, послідовного або рекурсивного пристрою оцінки Калмана, який використовує модель генерації авторегресивного сигналу для отримання оцінки, причому, вона може коригуватись в результаті аналізу кожної «нової» вибірки в часовій послідовності. Пристрій калманівської оцінки реалізує процес параметричного оцінювання, заснований на авторегресивній моделі (АР) процесу генерації сигналу. АР – модель процесу першого порядку такого типу показана на рис. 1, модель вимірювання – на рис. 2, а загальна структурна схема скалярного фільтра Калмана – на рис. 3.

На схемі скалярного фільтра Калмана ІПП відповідає параметру y(n); ЗІЗ конструкційного матеріалу відповідає параметру k(n) – сектор сумування адитивних сигналів (ІПП + ЗІЗ); b(n) визначає технологічні особливості виготовлення і ремонту деталей швидкозношуваних складальних одиниць; ν(п) – "white noise" – визначає особливості експлуатації швидкозношуваних деталей, вказані вище; n –
кількість можливих пошкоджень, що визначається на основі гіпотези лінійного сумування пошкоджень. Зрозуміло, що відгук (n), як цільова функція процесу, має мінімізуватися, тобто (n) . Для отримання оптимального з точки зору найменших квадратів пристрою оцінки (n) середньоквадратична похибка p(n) диференціюється по b(n) та k(n), а результати прирівнюються нулю.