CC BY
13
Капустянский А.А. Исследование факельного сжигания смеси тощего угля и золы
Исследованы изменения в структуре топливопотребления тепловыми электростанциями Украины вследствие остановки поставок донецкого антрацита и определены основные задачи для сохранения функциональности угольной отрасли. Проанализирована возможность использования непроектного твердого топлива, путем его факельного сжигания в энергетических котлах на кратковременную перспективу. Представлены результаты экспертных испытаний котлов марок ТП-15 с исследованием факельного сжигания разных комбинаций золы антрацита и тощего угля. Рассмотрен вопрос существования синергетического эффекта при сжигании бинарных смесей углей с разной степенью метаморфизма.
Ключевые слова: котел, зола, факельное сжигание, антрацит, тощий уголь, синерге-тический эффект, жидкое шлакоудаление.
Kapustyanskyy A.O. Ways of Increasing Reliability and Efficiency of Non-project Solid Fuel Burning
We have studied the changes in the structure of fuel consumption by thermal power plants of Ukraine as a result of stopping the supply of anthracite fom Donetsk and the main objectives to preserve the functionality of the coal industry. The possibility of non-project use of solid fuels, through its flaring in power boilers at the short-term perspective, is studied. The results of expert testing of boilers TP-15 brands with research flaring different combinations of ash anthracite and lean coal are presented. The problem of the existence of a synergistic effect on burning coals of binary mixtures with different degrees of metamorphism is investigated.
Keywords: boiler, ash, flaring, anthracite, lean coal, a synergistic effect, liquid ash removal.
УДК 539.3
АНАЛ1З КОНТАКТНО! ВЗАеМОДН ПРУЖНИХ ЕЛЕМЕНТ1В ПЛАСТИНЧАСТОГО В1БРО1ЗОЛЯТОРА В.1. Корсак1,2
Розглянуто обернену задачу контактно! взаемодп двох лшшно-пружних, симетрично викривлених пластин, випрямлення яких у процес монтажу забезпечуе рiвномiрне об-тискання багатошарово! пружини, виконано! у виглядi пакету пластин, i спричиняе ста-лий тиск на поверхнях контакту елементш пружини, що сприяе шдвищенню демпфу-вально! здатност пластинчастого вiброiзолятора за рахунок використання конструк-цшного тертя. Поставлену задачу розв'язано у геометрично нелшшнш постановщ iз за-лученням некласично! теорп балок С. Тимошенка, з одночасним урахуванням деформа-цш згину та зсуву, без накладання будь-яких обмежень на значення лiнiйних i кутових перемщенъ. У параметричнiй формi отримано вирази узагальнених навантажень, координат серединних поверхонь викривлених пластин, перемщенъ та деформацш, що за-безпечують заданий ршень рiвномiрного контактного тиску, а також отримано аналь тичний розв'язок поставлено! задачi в лшшнш постановцi.
Ключовi слова: пластинчастий вiброiзолятор, багатошарова пружина, демпфувальна здатнiсть, обтискання викривленими пластинами, обернена контактна задача взаемодп пластин.
Постановка проблеми. Проблемi розтння енергií в системах з конструк-цiйним демпфуванням у науковiй лiтературi придалено значну увагу. Широкий
1 acnip. В.1. Корсак - НУ "Львгвська полггехнка";
2 наук. кер1вник: проф. €.В. Харенко, д-р техн. наук - НУ "Льв1вська полггехнка".
аналiз дослщжень у цiй галузi здшснено у працях [1-3]. У статп Гудмана та Клампа [4] дослiджено мехашзм виникнення гiстерезису при згинi двошарово! консольно! балки, навантажено! силою на ц кшщ, що перiодично змiнюeться як за величиною, так i за напрямом, з урахуванням сталого тиску мiж шарами. Для зазначено! конструктивно!' схеми запропоновано та теоретично обгрунтовано ма-тематичну модель бшншно! пружно-гiстерезисноí петлi. Як зазначають автори роботи [4], пстерезис е наслщком виконання силами тертя, що виникають мiж шарами, певно! роботи, змши напрямюв сил тертя при змШ знаку приросту на-вантаження, а також змiни моменту iнерцií поперечного перерiзу зi змiною умов контакту шарш (зчеплення або ковзання), яш визначаються перiодично змiнною в час епюрою дотичних напружень по висоп балки. На пiдставi дослiдження запропоновано!' математично! моделi формування гiстерезису отримано лiнiйну залежнiсть розсiяноí енергií вщ амплiтуди i параболiчну вiд тиску мiж шарами.
Аналогiчнi результати отримано у пращ [3] для багатошарово! балки, стиснуто! постшним тиском. Дослщжено, що у двошаровiй балщ змiна умов контакту шарш вiдбуваеться миттево по досягненню прикладено! до 11 кiнця зосе-реджено! сили певного значения, а в багатошаровш балцi змiна умов контакту проходить на кожнш контактнiй поверхш окремо, за певним законом поступово розповсюджуючись вiд однiеí поверхнi до iншоí.
У роботi [5] на основi теорií подiбностi та аналiзу розмiрностей дослiджено розсiяння енергií у пластинчастих вiброiзоляторах з рiзними епюрами тиску мiж шарами. З'ясовано, що найкращими демпфуючими властивостями володь ють конструкцп з миттевою змiною умов контакту шарш (мiж зчепленням та ковзанням) з рiвномiрним тиском мiж шарами. Цей висновок, безсумнiвно, пот-рiбно враховувати пiд час розроблення конструкцiй високоефективних багато-шарових демпфуючих пристро'в.
Ефективнiсть пластинчастих вiброiзоляторiв обмежуеться значними труд-нощами забезпечення сталого тиску по всш довжинi пакету пластин. В експери-ментах рiвномiрно розподшене навантаження у пластинчастих вiброiзоляторах створювалося за допомогою стискання з двох сторiн крайнiх пластин, рiвномiр-но розташованими по всiй довжиш гнучкими пружними кiльцями, скобами та рiзного типу бандажами [4]. Цей споаб е малопридатним для практичного зас-тосування у зв'язку з його складшстю та низькою надшшстю.
Бiльш простим i надшним е описаний у роботах [6, 7] (рис. 1) споаб забезпечення контактного тиску мiж пружними елементами пластинчастого вiбро-iзолятора шляхом обтиску пакету пластин 1, попередньо викривленими накладками 2 криволшшно! форми, внаслщок !'х повного випрямлення пiд час монту-вання кiнцiв пакету у спецiальнi роз'емш обойми 3, 4, 5. Застосування накладок криволiнiйноí форми призводить до деяко! нерiвномiрностi контактних тискiв мiж елементами пакету.
Мета роботи полягае у проведенш аналiзу контактно!' взаемодц попередньо викривлених пружних елементш для обтискання багатошарово! пружи-ни пластинчастого вiброiзолятора та вивченнi можливостей пiдвищення дем-пфуючо!' здатностi вiброiзолятора за рахунок використання конструкцiйного тертя.
Рис. 1. Конструкция пластинчастого вiброiзолятора (а) i пружини у виглядi пакету пластин (б) та схема взаемоди викривлених накладок (в)
Виклад основного матерiалу дослщження. Розглянемо обернену задачу контактно! взаемоди двох лшшно-пружних, жорстко защемлених на одному кшщ, симетрично викривлених пластин товщиною к, довжиною I i шириною Ь, тд час монтування зi скобою за наявност складального зазору, що дорiвнюе подвiйнiй товщинi пластин 2к (рис. 2, а).
Припустимо, що внаслщок монтажу пластини деформуються в умовах ци-лiндричного згину до повного випрямлення, мiж пластинами виникае тшьки рiвномiрний нормальний контактний тиск д* (тангенцiальний тиск мiж пластинами, внаслщок симетричностi системи вщсутнш), а мiж кожною iз пластин та скобою виникае зосереджене нормальне лшшно розподшене навантаження Р* (див. рис. 2, б). Особливктю розглянуто! зворотно! контактнi задачi е вщсут-нiсть деформацiй осьового стиску (розтягу) внаслiдок вiдсутностi поздовжнiх навантажень та мкцевого обтиску внаслiдок рiвномiрностi розподшених наван-тажень у деформованому сташ.
Рис. 2. Схема монтажу пластин iз скобою (а); схема навантаження верхньо'1 пластини (б); схема деформаци пружно'1 лти (в)
У поставленш задачi будемо розглядати елементарну полосу верхньо! пластинки одинично! ширини, як стрижень типу Тимошенко прямокутного поперечного перерiзу з цилiндричною жорстюстю на згин БЬ = Ек3 /(12(1 + п)) i цитндричною жорсткiстю на зсув = О¥ / (Ьщ) = Ок / щ, де = 0,5Е / (1 + п) i Е -модуль зсуву i модуль Юнга, п - коефiцiент Пуассона, ¥ = кЬ - площа поперечного счення, щ - коефiцiент зсуву, рiвний вiдношенню дотичного напру-ження на рiвнi нейтрально! осi до середнього по аченню дотичного напружен-ня, у нашому випадку, для прямокутного поперечного перерiзу цей коефщент
визначаеться виразом = (12 + 11п) / (10 (1 + п)) [8, 9], тобто будемо розглядати
згин поздовжнього ачення серединно! площини пластини як згин матерiальноí пружно! лiнií, яка володiе трьома ступенями вiльностi - двома поступальними i одним обертовим. У процесi розв'язку поставлено! задачi будемо враховувати деформацií зсуву та згину без накладання будь-яких обмежень на величини пе-ремiщень i кутав повороту при прикладаннi зазначених зосереджених погонних i розподiлених навантажень.
Розглянемо деформацию пружно! лiнií у правостороннш декартовiй системi координат Х02 з вiссю ОХ, що збiгаеться з пружною лiнiею пластини шсля монтажу та початком координат, що збтаеться з точкою !"! жорсткого защем-лення (див. рис. 2, в).
Унаслщок монтажу точка А0 (5 ) = х0 (5), 70 (5) пружно! лшп з незалежною криволiнiйною координатою 5 що вiдраховуеться вздовж не!, перемктиться в
точку А(5) = х(5) ,7 (5) .
Вщповщно до умов задачi отримаемо:
х (5) = 5; 7 (э) = в( ,) = к (5) = 0; (1)
и ( 5 ) = х ( 5 )-Хо ( 5 ) = 5 - Хо ( 5 ) ; W ( 5 ) = 7 ( 5 )-20 ( 5 ) = -2о ( 5 ) ; (2)
<( 5 ) = в( 5 )-в0 ( 5 )=-во ( 5 ) ; х( 5 )= к ( 5 )-ко ( 5 ) =-ко ( 5 ) ; (3)
и (0) = w(0) = 6b(0) = <(0) = 0, (4)
де: в0 i в - кут нахилу дотично! пружно! лiнi! до ос ОХ у поточнiй точщ, що вiдраховуеться вiд зазначено! ос проти годинниково! стрiлки до та шсля монтажу; к0 i к - кривизна пружно! лiнi! в поточнiй точцi пружно! лшп до та шсля монтажу; и i w - перемiщення дано! точки вздовж ос ОХ i осi 02; р i х - кут повороту дотично! i змiна кривизни пружно! лiнi! в данiй точщ.
Для пружно! лшп справедливi такi геометричнi сшвввдношення:
Х0,5 = С03в0; Х0 ( 5 ) = | С03в(Д? ; ( 5 ) = 8ГПв0; 20 ( 5 ) = 1Зтв(Д? ; (5)
0 о
ко(5) = во,жво(5) = |ко(5)ds, (6)
0
де з - вдекс означае диференщювання по 5.
Слiдуючи теорп згину стрижнiв типу Тимошенко, видшимо перемiщення та деформацi!, зумовленi тальки згином та зсувом, позначаючи !х iндексами 5 i Ь ввдповвдно:
и = иь + и^ = wь + ws;
<р = С( 5) ds = <ь + Р<ь = ¡Хь (5) ds;js = ¡х^- (5) ds; (7)
0 0 0
с = р,5=сь+с;сь = ръ^х* = .
У рамках теорп згину стрижшв Тимошенко для деформацш зсуву та згину cnpaBeOTmi такi фiзичнi спiввiдношення [8]:
js = Q / DS;Xs = js,s = Q,s / DS;Zb = j = M / Ds, (8)
де Q i M - узагальнена погонна поперечна сила та погонний згинальний момент, що припадають на одиницю ширини розглянуто! пластинки.
З умови рiвноваги верхньо! пластинки для узагальнених внутрiшнiх сило-вих навантажень у прийнятш системi координат маемо
Q (s )=-P* +(/-s) q*; M (s ) = -P* (l - s)+ 0,5q* (l - s )2. (9)
З граничних умов (1) i (4), а також сшвввдношень (7), (8) i (9) випливае
jb (0) =js (0 )= 0;Q (0) = 0; P* = lq*. (10)
Вирази для узагальнених силових навантажень (9) i фiзичнi сшвввдношен-ня для деформацiй (8), з урахуванням (10) набудуть вигляду:
Q(s) = -q*s;M(s)= 0,5q*(l2-s2); j = = -£; Cb = ~D-s2). dD
Ds Ds 2Db
Пiсля iнтегрування останнiх, вiдповiдно до (7) i з урахуванням (8), для ку-
тових перемiщень, зумовлених згином отримаемо
*
jb (s )=--^s (3l2 - s2)-jb (0). (12)
6Db
З граничних умов (10) i сшвввдношень (11) i (12) випливае
js (0) = jb (0)=0. (13)
Пiдставляючи (13) в (12), отримаемо
*
jb (s) = -~~~s (3l2 - s2). (14)
6Db
Для кута нахилу дотично! пружно! лiнií до монтажу в0 з (3), (11) i (14) отримаемо:
* *
q(s) = q(s) + q>b(s); q(s) = -js(s)= ^s-Ль(s) = -jb(s) = q-s(3l2- s2). (15)
Ds 6Db
Пкля iнтегрування (15), згiдно з (2) та (5), отримаемо таю вирази для координат пружно! лшп та для перемщень у параметричнш формi:
Х0(s) = lx0(s,ql,qb);z0(s) = tz»(s,qq¿); u (s) = lu (s,ql,q*);w(s) = lw(s,q"*,q*), (16)
_ s _» ql _» ql3 де: s = -;qs=7- ;qb = 7—; (17)
l Ds 6Db
t t
x0 (t, a, b) = J cos (at + bt (3-t2)) dt; z0 (t, a, b) = J sin (at + bt (3-t2)) dt; (18)
00
u (t,a,b) = t-x0(t,a,b); W(t,a,b) = -z0(t,a,b). (19)
При цьому, початок пружно! лшп (s = 0) буде збтатися з початком координат, а ц кшець (s = l) визначаться координатами:
xoi = i xo (1, q*, qb); zoi = izo (l, q* q*).
Оскшьки iнтеграли, що визначаються виразами (18), не вщображаються як через елементарш, так i через вiдомi спещальш функцií, то при í'x обчисленш доводиться використовувати методи чисельного штегрування. Приклад пруж-но'1 лшп з параметрами q* = q* = 1, (во (i) = 3 »172°) наведено на рис. 3, г. Сдини-ми, схожими за структурою з штегралами, що визначаються виразами (17), (18), е штеграли Френеля S (t) i C (t), як визначаються виразами [10]:
t t C (t ) = j cosT2dt; S (t ) = j sint2dt.
oo
Оскiльки C,2 + S,2 = Xot + Zot = 1, то в такш параметризацп дотичний вектор мае одиничну довжину, так що t представляе собою довжину криво'', що вимь рюеться вiд початку координат.
Кривизна параметрично'' криво'' S(t) вiд C (t) (див. рис. 3, а) у довтьнш
точцi пропорцiйна довжиш дуги, що вiдраxовуеться вiд початку координат, а сама крива являе собою подвшну нескшченну спiраль - страль Корню, яка та-кож вщома як клото'да або страль Эйлера (див. рис. 3, а).
Рис. 3. Пружт лти у вiдносних координатах, що визначаються:
а) штегралами Френеля (кологда); б) перемщеннями при чистому зсувi; в) перем^ щеннями при чистому згим; г) перемщеннями при сумкнш ди зсуву та згину
Розглянемо два крайтх випадки: деформация пружно! лши вiдбуваeться в умовах чистого зсуву x0 = x0s, z0 = z0s,u = us,w = ws i в умовах чистого зги-
ну Х0 = X0b , Z0 = Z0b, u = Ub,w = Wb .
У цих випадках з (16)-(19) отримаемо:
X0s = X (s, q*,0) = lx0s (s, q*), Z0S = Z (s, q*,0) = lz0s (s, q*); _ t 1
x0s(t,a) = ícos(at)dt = —sin(at); (20)
0 a
t 1 » » z0s (t, a) = | sin (at) dt = — (1 - cos (at)); us = U (S, q*); ws = lwS (S, q*);
0a
Us(t,a) = t-—sin(at);WS(t,a) = — (cos(at)-1); (21)
aa
X0b = IX0(s,0,qb) = lX0S(s,qS); Z0s = IZ0(s ,0,qb) = lz()s(s,qb);
tt X0b(t,b) = |cos(bt(3-t2))dt, z0b(t,b) = |sin(bt(3-t2))dt; (22)
00
Ub = lUb(s,qb); Wb = iWb(s,q*); u*(t,b) = t-X»(t,b),Wb(t,b) = -%(t,b). (23)
Кривизна параметрично!' криво!' z0s (t, a) ввд X0s (t, a), зумовлено!' деформащ-ями зсуву, постiйна та визначаеться виразом (11), а сама крива являе собою коло радiусом 1/a, що дотикаеться до ос OX0s в початку координат (див. рис. 3, б). При цьому початок пружно!' лши (s = 0) збтаеться з початком координат, а кшець (s = l) визначаеться координатами: x0sl = lx0s (1, q*); z0sl = ly0s (1, q*).
Кривизна параметрично! криво! z0b(t,q*) ввд X0b(t,q*) (див. рис. 3, в), зу-
мовлено!' деформацiями згину, пропорцiйна квадрату довжини дуги, що в^а-ховуеться вщ початку координат з максимумом в початку координат (початку пружно! лши) та нульовим значениям у точщ z0b(1,q*), X0b(1,q*) (кiнець пружно! лши). При цьому початок пружно!' лши (s = 0) збтаеться з початком координат, а !! кшець (s = l) збiгаеться з точкою перегину i визначаеться координатами: x0bl = lx0b (1, q*); z0bl = ly0b (1, q*).
Зазначимо, що в розгляиутiй нелшшнш постаиовцi, у силу иелiиiйиостi за-лежностей координат пружно!' лiиi! ввд кутiв повороту, неможливо видшити пе-ремiщеиия, зумовлеиi згином ub, wb та зсувом us, ws iз загальних перемiщеиь u та w, тобто перемщення точок пружно!' лши ub, wb, у загальному випадку, пот-рiбио визначати за виразами (16)-(19), при цьому !'х значення не дорiвнюе сумi значень, зумовлених зсувом us, ws - вирази (20), (21) (рис. 4, а) та прогином u*,Wb - (22), (23) (див. рис. 4, б).
При малих кутах нахилу дотично!' пружно! лши, що визначаються виразами (15), шсля !'хнього iнтегрувания згiдно з (2) i (5) з використанням наближе-
них формул для функцш sin (t) та cos (t) поблизу нульового значения ix аргументу (sin(t) = t, cos(t) = 1 -0,5t2), для функцiйx0(t,a,b), z0(t,a,b), ü(t,a,b) та w (t, a, b) отримаемо таю вирази:
1 1 2 1
X0 (t, a, b ) = Xo (t, a, b ) = t--b 2t7 —(a + 3b) t3 + -b (a + 3b) t5 »t;
14 6 5
Z0 (t, a, b) = Z0 (t, a, b) = 0,25t2 [ 2a + b (6 -12) ]; (24)
ü (t, a, b) = ü (t, a, b) = 0; W (t, a, b) = W (t, a, b) = -z0 (t, a, b) . (25)
Рис. 4. Вiдноснi перемiщення точок пружноЧ яти:
а) вiдноснi поздовжш перемщення; б) вiдноснi поперечт перемещения
Висновки. Як показали дослщження, застосування накладок у виглядi си-метричних, попередньо викривлених пластин дае змогу забезпечити сталють тиску мiж елементами пружини пластинчастого вiброiзолятора. Це сприяе пок-ращенню демпфувальних властивостей вiброiзолятора за рахунок використання конструкцiйного тертя.
У цш роботi отримано аналiтичнi залежност^ що описують початкову форму накладки, одержану шляхом розв'язання обернено1 задачi контактно!' взаемо-д11 пластин за умови сталоси контактного тиску.
Аналiз напружено-деформованого стану накладок виконано iз застосуван-ням некласично1 теорй балок С. Тимошенка, тобто з одночасним урахуванням деформацiй згину та зсуву. Контактну задачу про взаемодш попередньо викривлених пластин розв'язано у нелшшнш постановцi, що унеможливлюе застосування для ощнки впливу окремих чинникiв на напруження та деформацп пластин принципу суперпозицп.
Пор1вняльний анашз розрахункових результат показуе, що для визначен-ня деформацш накладок i контактних тиск1в м1ж елементами пружини з дос-татньою для шженерно! практики точнiстю можна застосовувати лшеаризоваш моделi розглянуто! механiчноí системи. Так, за достатньо малих значень купв нахилу дотично! до пружно! лшп (0О < 18°) похибка визначення контактного тису не перевишуе 2 %.
Лггература
1. Вибрации в технике : справочник. - В 6-ти т. Т. 6. - Защита от вибрации и ударов / под ред. К.В. Фролова. - М. : Изд-во "Прима-К", "Машиностроение", 1981. - 476 с.
2. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем / Я.Г. Пановко. - М. : Изд-во "Физматгиз", 1960. - 190 с.
3. Калинин Н.Г. Конструкционное демпфирование в неподвижных соединениях / Н.Г. Калинин и др. - Рига : Изд-во АН Латв.ССР, 1960. - 220 с.
4. Goodman L.E. Analysis of slip damping / L.E. Goodman, J.H. Klump // Journ. of Appl. Mech. 1956. - Vol. 3. - Pp. 23-34.
5. Эскин И.Д. Классификация систем конструкционного демпфирования и определение свойств, присущих отдельным классам этих систем / И.Д. Эскин, Ю.К. Пономарев // Вопросы виброизоляции оборудования и приборов : тр. Ульян. политехн. ин-та. - Ульяновск, 1974. - С. 24-28.
6. Васюков Е.С. К вопросу о моделировании гистерезиса в многослойных виброизоляторах транспортного машиностроения / Е.С. Васюков, Ю.К. Пономарев, Ю.Н. Проничев // Новые материалы и технологии в строительном и дорожном комплексах - 2008 : матер. Междунар. науч.- техн. конф. - Брянск : Изд-во БГИТА, 2008. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://science-bsea.narod.ru/2008/stroy_2008/vasukov_vopros.htm.
7. Михалкин И.К. Расчет гистерезиса в многослойных виброизоляторах транспортного машиностроения / И.К. Михалкин, О.Б. Симаков, Ю.К. Пономарев // Наука и образование транспорту : сб. науч. тр. - 2011. - № 1. - С. 270-273.
8. Тимошенко С.П. Механика материалов / С.П. Тимошенко, Дж. Гере. - СПб. : Изд-во "Лань", 2002. - 672 с.
9. Cowper G.R. The shear coefficient in Timoshenko's beam theory / G.R. Cowper // Transactions of the American Society of Mechanical Engineers. - 1966. - Vol. E88, No. 2. - Pp. 335-340.
10. Milton Abramowitz and Irene A. Stegun, eds. Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables. - New York : Dover, 1972. - 362 p.
Надтшла до редакцп 19.09.2016р.
Корсак В.И. Анализ контактного взаимодействия упругих элементов пластинчатого виброизолятора
Рассмотрена обратная задача контактного взаимодействия двух линейно-упругих, симметрично искривленных пластин, выпрямления которых в процессе монтажа обеспечивает равномерное обжатие многослойной пружины, выполненной в виде пакета пластин, и вызывает постоянное давление на поверхностях контакта элементов пружины, способствует повышению демпфирующих способностей пластинчатого виброизолятора за счет использования конструкционного трения. Поставленная задача решается в геометрически нелинейной постановке с привлечением неклассической теории балок С. Тимошенко, с одновременным учетом деформаций изгиба и сдвига, без наложения каких-либо ограничений на значения линейных и угловых перемещений. В параметрической форме получены выражения обобщенных нагрузок, координат срединных поверхностей искривленных пластин, перемещений и деформаций, обеспечивающие заданный уровень равномерного контактного давления, а также получено аналитическое решение поставленной задачи в линейной постановке.
Ключевые слова: пластинчатый виброизолятор, многослойная пружина, демпфирующие способности, обжатия искривленными пластинами, обратная контактная задача взаимодействия пластин.
Korsak V.I. The Analysis of Contact Interaction of Elastic Elements Lamellar the Vibration Insulator
The reverse task of contact interaction of the two linearelastic presymmetrically curved plates straightening of which during the installation leads to compression of multilayered elastic-damping sets of plates and creation of a uniform contact pressure on the interlayer surfaces of the plate packs of vibroinsulator was solved. The problem was being solved in a geometrically nonlinear formulation involving non-classical Tymoshenko theory of beams, taking into account the shear deformations and bending without imposing any restrictions on the size of displacement and rotation angles. In parametric form, the accurate expressions for generalized power loads coordinate medial surfaces curved plates, displacements and deformations of providing a given level of uniform contact pressure were obtained as well as analytical solutions for this problem in the linear setting.
Keywords: plate vibration insulator, multilayer spring, damping abilities compression the bent plates, inverse problem of contact interaction of plates.
УДК 674.053:621.935
П1ДВИЩЕННЯ ТРИВКОСТ1 СТР1ЧКОВИХ ПИЛОК ЩОДО СПРАЦЮВАННЯ
О.В. Пономарьова1,1.Т. РебезнюК
Трщина, як наслщок вад експлуатування та виготовляння шструменту, е основним пошкодженням, якого зазнають стрiчковi пилки шд час експлуатування. Тому розгля-нуто поширеш методи шдвищування тривкост поверхонь металевих конструкцш щодо спрацювання. На основi аналiзу вщомих втизняних та закордонних дослiджень установлено, що час до зароджування трiщин зразкiв пiсля гiдропневмоабразивного оброб-лювання значно зростае порiвняно з необробленими зразками. Обгрунтовано доцшь-шсть дослiджувань режимов гiдропневмоабразивного оброблювання для виробляння та готування стрiчкових пилок до роботи.
Ключовi слова: стрiчкова пилка, зубець, гщроабразивне оброблювання, напружений шар.
Вступ. В умовах жорстко! ринково! конкуренцií користувачi стрiчкових пилок, маючи меншi затрати на шструмент, хочуть отримувати високоякiсний продукт у бшьших кiлькостях. Це ставить новi вимоги перед виробниками. Стрiчковi пилки працюють у складних умовах, оскшьки на них дiють сила рь зання, сила натягування та згинання, що призводить до пошкоджування шстру-мента пiд час роботи.
Тому, мета дослщжування - проаналiзувати тепершш способи шдвишу-вання тривкостi стрчкових пилок щодо спрацювання.
Виклад основного матер1алу. Основним пошкодженням, якого зазнають стрiчковi пили тд тривалiстю експлуатування, е трiщини, що призводять до розривання полотна стрiчковоí пилки або до виривання зубцiв. Причини !хньо-го утворювання можуть бути в неправильному готуванш iнструмента до роботи (загострюванш, вальцюваннi та розводженнi зубщв) та у неправильному експлуатуваннi (надшрний натяг на пилкових шювах, вади напрямнитв, неввд-повiднi режими роботи пилки) [1]. Також, тд тривалктю експлуатування стрiч-
1 acnip. О.В. Пономарьова - НЛТУ Украши, м. Львш;
2 проф. 1.Т. Ребезнюк, д-р техн. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в
кова пилка розтягуеться й згинаеться за сталого циклiчного навантажування, що спричиняе зародження втомних трiщин та зменшуе ресурс п роботи.
Аналiз попереднiх дослщжень показав, що е два способи тдвищити трив-кiсть роботи вузьких стрiчкових пилок щодо утворювання трщин, яш можуть призвести до подальшого розривання iнструменту. Перший - сповшьнювати зрос-тання утворених трiщин чи видаляти дшянки iз трщинами. Через особливi умови роботи стрiчковоí пилки наявш способи сповшьнювати зростання трщин [2] е ма-лоефективш, а видаляння длянок з трщинами - затратними для користувача.
Другий споаб полягае в запобiганнi утворювання трщин. Для цього вико-ристовують високоварткш матерiали з потрiбними якостями або ж отримувати потрiбнi фiзико-механiчнi властивосп недорогого iнструменту, обробляючи його робочi поверхнi.
Вiдомо достатньо велику кшьккть методiв змiцнювання поверхневого шару металiв [3]. Змiцнювання метал1в i сплавiв за видом технологií подшяють на:
• термiчне (гартування, вщпалювання, вiдпускання тощо);
• механiчне (накатування, гiдроабразивне оброблювання, оброблювання кульками
чи роликами, алмазне вигладжування, дорнування тощо);
• хiмiко-термiчне (цементування, азотування, щанування, дифузiйна металiзацiя тощо);
• комбшоване.
Термiчнi та хiмiко-термiчнi методи грунтуються на структурних перетво-рюваннях матер1алу шструменту та íх широко використовують у вироблянт стр1чкових пилок. Наприклад, гартування зубщв, що пiдвишуе 1хню тривккть щодо спрацювання, та легування сталей, що шдвищуе яккть та варткть шстру-менту. Огляд останшх дослвджень показуе, що найперспектившшим напрямком покращування експлуатацшних показнитв шструмента е змщнювання структу-ри його приповерхневого шару. До цього напрямку належать ф1зико-терм1чне оброблювання, електроф1зичне оброблювання, мехашчне оброблювання та нап-лавлювання легованим металом.
До ф1зико-терм1чного оброблювання належать таю процеси, як оброблювання лазерним променем 1 струменем плазми. До електроф1зичного оброблювання ввдносять таю процеси, як електроконтактне, електроерозшне та ультраз-вукове оброблювання.
Мехатчним оброблюванням вважають змщнювання в1брац1ею, фрик-цшно-змщнювальне оброблювання, карбування, в1брац1йне оброблювання та пдроабразивне оброблювання.
Найбшьшого розповсюдження набув спос1б поверхнево-пластичного де-формування, застосування якого для деталей машин та шструменту з конструк-тивними концентраторами напружень - шлщи, зубщ, р1з1, галтел1 - або експлу-атащйними концентраторами - короз1йн1 пошкодження, надр1зи, трщини тощо значно покращуе íхнi ф1зико-механ1чн1 властивосп [4].
Р1зномашття методш поверхнево-пластичного деформування шар!в зумов-лене рiзноманiттям форм деталей та показнитв, що 1х потр!бно покращити. Умовно вс методи поверхнево-пластичного деформування можна подшити на
