Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология судостроения и судоремонта

Диссертационная работа:

Бессмертный Дмитрий Эдуардович. Повышение работоспособности черпаковой цепи дноуглубительных земснарядов на основе выбора материалов при изготовлении сменно-запасных деталей в судоремонте : Дис. ... канд. техн. наук : 05.08.04 Н. Новгород, 2006 180 с. РГБ ОД, 61:06-5/2259

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 6

1. Современное состояние, условия эксплуатации,
работоспособность и ремонт дноуглубительных земснарядов 12

  1. Особенности работы дноуглубительных земснарядов 12

  2. Многовариантность технологий ремонта многочерпаковых земснарядов 14

  1. Объекты повышенного износа деталей черпаковой цепи.... 15

  2. Применяемые приемы и методы ремонта 15

1.3 Основные направления повышения износостойкости
материалов, деталей и узлов черпаковой цепи земснарядов 17

  1. Повышение твердости рабочих поверхностей 18

  2. Сочетание твердости и пластичности материалов 24

  3. Выбор марок сталей в сочетании с видами и режимами термической и химико-термической обработки 25

  4. Технологии упрочнения рабочих поверхностей 29

  5. Изменение конструкции изнашивающихся деталей 34

  6. Влияние качества ремонта и сборки черпаковой цепи 37

1.4 Выводы по 1 главе 40

2. Теоретический Анализ закономерностей абразивного
изнашивания деталей как основа для выбора эквивалентных
состояний 43

  1. Общие аспекты абразивного изнашивания материалов 43

  2. Характер взаимодействия рабочих поверхностей деталей с абразивной частицей 44

  3. Влияние условий эксплуатации на характер и величину износа при абразивном изнашивании 53

2.4 Взаимосвязь механических свойств с износостойкостью

при абразивном изнашивании 55

2.5 Разновидности абразивного изнашивания деталей машин 63

  1. Удар по абразиву 63

  2. Качение по абразиву 68

  1. Энергетическая и синергетическая природа разрушения (изнашивания) 69

  2. Классификация отказов и их последствия 71

  1. Основные виды отказов 71

  2. Структурные уровни изучения отказов 71

2.8 Законы состояния хрупких и пластичных металличческих
материалов и критерии оценки их разрушения и
абразивного изнашивания 74

  1. Хрупкое разрушение, критерии и механизмы разрушения 74

  2. Критерий Гриффитса 77

  3. Влияние напряженного состояния на критерии хрупкости 78

  4. Влияние напряженного состояния на поведение предельной пластичности и сопротивления разрушению металлов 81

  5. Вязкое разрушение, механизмы и критерии его оценки 85

2.9 Законы поведения металлов, условия и характер их
проявления при разрушении и абразивном изнашивании 87

  1. Кинетические уравнения процессов 87

  2. Критерии механики разрушения 89

  3. Синергетические критерии разрушения 93

  4. Критерии метода царапания 97

  1. Влияние поверхностного слоя на работоспособность деталей при абразивном изнашивании 101

  2. Временные характеристики для оценки поведения металлов 105

  1. Связь предельных характеристик металлов с силовыми, временными, структурно-энергетическими и энергетическими параметрами состояния деталей 105

  2. Комплексные условия разрушения металлов при нагрузке (деформации) 108

2.12 Анализ моделей абразивного изнашивания ПО

  1. Термодинамическая модель 111

  2. Синергетическая модель 113

  3. Структурно-энергетическая модель 116

  4. Кинетическая модель 119

  5. Обобщенные закономерности износостойкости металлов 121

2.13 Выводы по главе 2 128

Методика оценки и выбора материалов при изготовлении быстроизнашивающихся деталей машин (типа

многочерпаковых земснарядов) 130

3.1 Выбор показателей эквивалентных структурно-
энергетических состояний 130

  1. Твердость (НВ), относительная твердость (коэффициент твердости Ктв, показатель структурно-энергетического состояния Псэс) 130

  2. Показатели напряженного состояния металла -структурно-энергетический - (Псэс) и механический (Пм) ...133

  1. Диаграммы структурно-энергетического состояния «твердость (относительная твердость) - энергоемкость (предельная удельная энергия деформации)» 135

  2. Диаграмма предельного механического состояния 136

  3. Критерии разрушении пластичных металлов 140

  4. Алгоритм использования диаграмм предельного состояния

для оценки и выбора материалов 141

3.6 Выводы по главе 3 143

4. Применение методики для выбора материалов при

изготовлении сменно-запасных деталей черпаковых

земснарядов 145

4.1 Расчет значений энергоемкости и критериев разрушения

для сталей различных классов 145

  1. Практическая реализация результатов исследований в судоремонте при изготовлении сменно-запасных деталей 157

  2. Выводы по главе 4 161

Общие выводы 162

Список библиографических источников 164

Приложения 176

Введение к работе:

Актуальность темы. Состояние водных путей во многом определяется эффективностью работы речного технического флота в навигационный период эксплуатации.

Суда технического флота (черпаковые земснаряды, землесосы и др.) выполняют всевозможные задачи - дноуглубительные работы на водных путях, создание новых судоходных трасс, строительство искусственных судоходных каналов для соединения рек, создание гидротехнических сооружений, намыв плотин, дамб и берегов рек, возведение насыпей, добыча песка, гравия и других минерально-строительных материалов, разработка подводных траншей при прокладке кабелей, магистральных газо- и нефтепроводов.

Использование потенциала внутренних водных путей является одним из эффективных направлений развития международного транспортного движения по территории России, в частности коридора «СЕВЕР-ЮГ». За счет использования судов смешанного плавания «река-море» осуществляются бесперевалочные перевозки грузов, а также развитие круизного пассажирского судоходства. Российские водные пути отнесены к VI-VII категориям европейской классификации, что требует выполнения большого объема дноуглубительных работ. Однако за последние 10 лет состав дноуглубительного флота России сократился в 1,5 раза, причем его состояние сильно изношено. Ремонтные простои в течение навигационного периода составляют до 20% рабочего времени и существенно снижают эффективность работы земснарядов. Проектирование и изготовление нового флота из-за длительности процесса и его высокой стоимости в настоящее время проблематично. Поэтому одной из основных задач, стоящей перед научными, проектными и эксплуатирующими организациями речного

флота, является продление срока службы существующих дноуглубительных земснарядов. Для этого требуется развитие технологий судоремонта с применением материалов с высокими предельными характеристиками.

Целью работы является повышение долговечности деталей черпа-ковой цепи дноуглубительных земснарядов, эксплуатирующихся в условиях абразивного изнашивания, ударных и динамических нагрузок.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Анализ экспериментальных и теоретических работ по износостойкости сталей в разных структурных состояниях, анализ моделей и закономерностей абразивного изнашивания.

  2. Анализ особенностей поведения хрупких и пластичных материалов при абразивном изнашивании.

  3. Установление взаимосвязи износостойкости сталей с известными и новыми критериями разрушения.

  4. Разработка новых комплексных диаграмм структурно-энергетического состояния, позволяющих оперативно выбирать взаимозаменяемые материалы для деталей земснарядов

  5. Разработка методики выбора эквивалентных состояний материалов и взаимозаменяемых технологий, основанной на применении характеристик предельного состояния материалов.

  6. Установление области применения упрочняющих технологий по новым диаграммам состояния материалов, разработка алгоритма применения методики для разработки взаимозаменяемых технологий изготовления деталей.

  7. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать и внедрить ресурсосберегающие технологии в судоремонтном производстве.

Объект исследований - сменно-запасные детали многочерпако-вых земснарядов, эксплуатирующиеся в условиях повышенного абразивного изнашивания (детали черпаковой цепи - пальцы, втулки, черпаки, скаты и пр.).

Методы исследования - аналитические, основанные на анализе современных представлений о природе пластической деформации и разрушения материалов, а также моделей изнашивания.

Научная новизна работы сводится к следующему:

  1. Установлены особенности абразивного изнашивания хрупких и пластичных материалов в связи с особенностями поведения их предельных характеристик в зависимости от объемного напряженного состояния сжатия и сдвига, имеющих место при изнашивании.

  2. Установлены обобщенные закономерности абразивной износостойкости металлических материалов (сталей) в зависимости от физических, технологических, эксплуатационных и прочих факторов, при этом использованы новые синергетические критерии разрушения, необходимые для сравнения интенсивности изнашивания различных материалов.

  3. Обоснована и разработана новая комплексная методика оценки и выбора взаимозаменяемых структурно-энергетических состояний металлических сплавов, технологий, обеспечивающая эквивалентную или повышенную износостойкость деталей, эксплуатируемых в условиях абразивного износа.

  1. Предложены новые диаграммы структурно-энергетического состояния материалов в системе координат «энергоемкость (предельная удельная энергия деформации при растяжении)- относительная твердость»; новые методы анализа и получения эквивалентных (взаимозаменяемых) состояний материалов и технологий.

Практическая ценность работы:

1 Предложена новая комплексная методика оценки и выбора эк
вивалентных, взаимозаменяемых состояний, материалов и техноло
гий, необходимых при изготовлении сменно-запасных деталей зем
снарядов, включающая:

-диаграммы структурно-энергетического состояния сталей, которые используются для определения допустимых и оптимальных значений и интервалов энергоемкости и твердости при выборе материалов и разработке технологии изготовления деталей;

примеры диаграмм для хрупких и пластичных материалов (чу-гуны, НОГ 13Л, графитизированные и конструкционные стали), в широких диапазонах изменений твердости и энергоемкости, позволяющие оперативно выбирать материалы при изготовлении сменно-запасных деталей;

примеры обоснованного выбора требуемых взаимозаменяемых состояний базовых марок сталей для конкретных изнашивающихся деталей черпаковой цепи;

значения новых критериев разрушения, которые количественно выражают развитие процесса разрушения (изнашивания) металлов, позволяют показать роль структуры сталей (величины зерна, дисперсность вторых фаз, плотность дефектов и т.д.) после различных режимов термообработки.

2 Определены предельные значения и диапазоны изменения
твердости и энергоемкости для распространенных сталей после раз
личных видов и режимов термической и других упрочняющих обра
боток, позволяющие оперативно сравнивать и выбирать взаимозаме
няемые состояния, материалы и упрочняющие технологии.

3 Разработаны технологии изготовления деталей черпаковой цепи, которые обеспечивают эквивалентную или повышенную износостойкость сменно-запасных деталей.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Методика оценки структурно-энергетических состояний материалов и износостойкости деталей с помощью стандартных механических свойств и эквивалентных предельных характеристик металлов -предельной удельной энергии деформации (энергоемкости), относительной твердости, критериев разрушения— критерия зарождения трещин, распространения трещин, чувствительности механических свойств и предельных характеристик к напряженному состоянию.

  2. Установление обобщенных закономерностей износа материалов в зависимости от физических, механических, технологических и других факторов.

  3. Диаграммы предельного состояния сталей для назначения эквивалентных взаимозаменяемых технологий изготовления деталей, выбора оптимальных состояний и марок сталей.

Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждена продолжительными натурными испытаниями опытных деталей на черпаковых дноуглубительных земснарядах и обеспечением уровня механических свойств, определяющих долговечность, соответствующих требованиям стандартов.

Апробация работы. Полученные теоретические и практические результаты обсуждались на II Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» (Нижний Новгород, 2000 г.), Международном научно-промышленном форуме «Великие реки-2005» (Нижний Новгород, 2005 г.), Научно-методической конференции профессорско-

преподавательского состава, аспирантов и специалистов ВГАВТ (Нижний Новгород, 2005 г.)

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и 2 приложений. Основной текст диссертации изложен на 163 с машинописного текста, в том числе 49 рисунков и 15 таблиц. Список библиографических источников включает 122 наименования.

Подобные работы
Ефремов Сергей Юрьевич
Повышение ресурса поршневых компрессионных колец при изготовлении сменно-запасных частей в судоремонте
Гаращенко Петр Антонович
Повышение работоспособности судовых валопроводов методами оптимизации и стабилизации параметров центровки
Антонов Антон Анатольевич
Повышение работоспособности станционных рельсовых цепей
Горелов Валерий Александрович
Разработка методов и средств эффективного выбора режимов резания труднообрабатываемых материалов на основе термосиловых характеристик процессов
Горелов, Валерий Александрович
АВТОРЕФЕРАТ Разработка методов и средств эффективного выбора режимов резания труднообрабатываемых материалов на основе термосиловых характеристик процессов
Мурадов Александр Владимирович
Основы выбора конструкций покрытий из лакокрасочных и полимерных материалов с заданным противокоррозионным действием и планируемым сроком службы для наружной поверхности нефтегазопроводов
Егоров Сергей Николаевич
Научные основы межчастичного сращивания при формировании горячедеформированных порошковых материалов и принципы выбора технологических параметров их получения
Аюшеев Тумэн Владимирович
Методы трехмерного моделирования и контроля процессов изготовления деталей из композиционных материалов способом намотки
Мамедов Ариф Таптыг оглы
Разработка порошковых материалов и технологии изготовления из них деталей компрессоров
Рылякин Евгений Геннадьевич
Повышение работоспособности гидросистемы трактора терморегулированием рабочей жидкости

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net