CC BY
18
Кийко О.А. Оценка влияния толщины древесностружечной плиты на среднюю длину калибрования-шлифования и количество бракованных деталей
Оценено влияние изменения толщины древесностружечной плиты (ДСП) в процессе двустороннего калибрования-шлифования жестким абразивным цилиндром на основные параметры обрабатывания. Очерчены пути уменьшения нехватки и увеличения производительности. Установлено, что уменьшение толщины ДСП (уменьшение толщины дистанционной планки в печати) приводит к увеличению средней длины калибрования цилиндра, который определяется длиной обрабатываемой плиты за период между правками шлифовального инструмента.
Kyiko O.A. Estimation influencing of thickness of particle board on average length of calibration-polishing and amount of defective details
Influencing of change of thickness of particle board in the process of bilateral calibration-polishing hard an abrasive cylinder on basic parameters of treatments is appraised. The ways of diminishing of shortage and multiplying of the productivity are outlined. It is set, diminishing of thickness of DSP (diminishing of thickness of the controlled from distance slat is in a seal) results in the increase of middle length of calibration of cylinder which is determined long the processed flag for period between the corrections of polishing instrument. _
УДК 539.3 Доц. А.Р. Дзюбик, канд. техн. наук; доц. Р.В. Палаш,
канд. техн. наук; доц. Р.А. Ковальчук, канд. техн. наук -НУ "Львiвська полiтехнiка"; доц. Л.Д. Величко, канд. техн. наук -Академiя Сухопутних вшськ м. гетьмана Петра Сагайдачного
ВПЛИВ ЗВАРЮВАЛЬНИХ ДЕФОРМАЦ1Й НА ЗАЛИШКОВ1 НАПРУЖЕННЯ У К1ЛЬЦЕВИХ ШВАХ ТРУБ
Проаналiзовано вплив параметрiв, що характеризують поле пластичних деформацш, на розподш залишкових напружень у стиковому зварному з'еднанш iз кшьце-вим швом. Внаслщок виконаних дослщжень доведено, що iз зростанням ширини зо-ни пластичних деформацш, розтягувальш кiльцевi напруження поблизу шва спада-ють, а стискальш зростають. Встановлено, що отримаш результати мають практичне застосування для розв'язання обернених задач iз визначення напружень на реальних об'ектах, та для розроблення технологи зварювання мапстральних трубопроводiв ду-говими способами.
Ключов1 слова: зона пластичних деформацш, напруження, мапстральний тру-бопровщ, експериментально-розрахунковий метод, градieнт поля деформацш.
Постановка проблеми та аналiз дослщжень i публжацш. Широке застосування зварних з'еднань у сучасному машинобудуванш зумовлюе не-обхщшсть постшного удосконалення метод1в д1агностики 1хньо1 роботоздат-носл. Вщомо [1], що на зварш з'еднання припадае бшьше половини уЫх вщ-мов конструкцш. Одшею 1з причин цього е наявшсть локального поля залишкових напружень, зумовлених пластичними деформащями в окол1 зварного шва. Так деформацп виникають тд д1ею терм1чного циклу зварювання, який залежить вщ низки технолопчних чинниюв: способу зварювання, потужност дугового розряду, погонно! енергп процесу, техшки виконання шва, тдго-товки крайок тощо [2].
Розрахунков1 методи визначення зварювальних напружень, через ще-ал1защю та припущення, не завжди застосовш. Використання експеримен-
тальних руишвних п1дход1в е неприпустиме для експлуатованих конструкцш, а точшсть неруйшвних метод1в обмежена розм1рами вим1рювальних давач1в.
З огляду на це, застосування комбшованих експериментально-розра-хункових метод1в [3, 4] е важливим та актуальним. Особливо для таких вщ-повщальних конструкцш, як мапстральш трубопроводи (МТ). РуИнування в раз1 втрати ними роботоздатност в дшянках зварних з'еднань спричиняють економ1чш та еколопчш втрати 1 можуть ютотно впливати на роботу значно-го сегменту нафтогазотранспортно! промисловост одночасно. Тому, для ко-ректного д1агностування залишкового напруженого стану, який значною мь рою визначае ресурс зварних з'еднань МТ, важливо знати як розм1р зони пластичних деформацш (ЗПД) та характер поля впливають на зварювальш напруження в кшьцевих швах. Останш, залежно вщ матер1алу, технологи спорудження трубопроводу, особливостей дшянки МТ, типу транспортовано-го продукту тощо, виконуються р1зними (переважно дуговими) способами в широкому д1апазош погонних енергш зварювання.
Мета та задач! дослщжень полягають у дослщженш впливу поля пластичних деформацш на компоненти напруженого стану в кшьцевих швах сти-юв мапстральних трубопровод1в.
Основний матер1ал. У робот застосовували математичний апарат ек-спериментально-розрахункового методу, який грунтуеться на розв'язанш обернених задач мехашки деформ1вного тша [4]. Прямий розв'язок задач! мютить вирази для опису параметр1в поля пластичних деформацш евв(а) в окол1 зварного шва, що д1е в кшьцевому напрямку:
Г-£ор(а), |Фа°; (!)
у 7 [ 0, |а|>ао,
де £0,, а0, (р(а) - вщповщно максимальш пластичш деформаци, !х ширина та
функщя, яка характеризуе змшу вздовж тв1рно! труби (а).
Функщя р(а) для кожного способу зварювання та марки стал визна-
чаеться з обов'язковим використанням експериментально! шформаци [5] та апрюрних даних. Зокрема, для низьколегованих сталей цю функщю виража-ють так [6]:
р(а) = 1 + Р а2-(3 + 2Р ^ + (2 + Р а, (2)
ао ао ао
де Р - коефщент, що задае кривину графша функци.
Характер розподшу напружень в окол1 кшьцевого шва стикового зварного з'еднання детально проанашзовано та показано в роботах [5, 6].
На основ! попередшх дослщжень та анашзу л1тературних даних вста-новлено, що визначально на характер поля, а отже, напруження, впливають його лшшш розм1ри та град1ентшсть. Так, збшьшення погонно! енерги приз-водить до зростання ЗПД, а концентраци теплового потоку - град1ента поля. Вживаш в промисловост способи зварювання мапстральних трубопровод1в умовно можна так впорядкувати за зростанням тепловкладення у зварне з'еднання (рис. 1).
е
о
РР
Рис. 1. Зростання тепловкладення у зварне з 'еднання за рЬних способiв зварювання
При цьому потрiбно враховувати, що для кожного способу зварювання (зпдно з нормативними документами) допускаеться така комбшащя парамет-рiв режиму, яка спричиняе вiдчутну змiну величини та характеру поля плас-тичних деформацш. Також значний вплив мають розроблення крайок та тех-нiка виконання шва. Так, зростання швидкост зварювання шд шаром флюсу, збiльшуе параметр Р та наближае його до значень, притаманних РДЗ; збшь-шення ампллуди коливань торця електроду або застосування V-подiбноl роз-робки крайок, навпаки зменшуе параметр кривини поля деформацш Р [6].
Беручи за основу наведену схему (рис. 1) та враховуючи функщональ-т залежност (1) i (2), можна визначити характер поля пластичних деформацш за рiзних способiв зварювання (рис. 2). Тут ширина ЗПД стала, а параметр, що задае градiент функци поля (Р), змшюеться в межах 0 ... 2.
Ф(а, р)
1 . у у/ «
/ / 3 Е О и о X а в се
л и *3
- 0,05 0 0,05 а
Рис. 2. Характер поля пластичних деформацШ зарiзних дугових способiв:
1 - тд шаром флюсу; 2 - у середовищ1 газ1в; 3 - ручне дугове зварювання
Дослщження здшснювалися для труб типорозмiром 1220x12 мм, що виготовлеш iз низьколеговано! сталi 10Г2Б. Математичний апарат експери-ментально-розрахункового методу дав змогу розрахувати напруження в до-вшьнш точщ зварного з'еднання. Ранiше показано [4, 5], що небезпечшшими з точки зору трщиноутворення та розкриття трiщини е кiльцевi напруження. Розтягувальнi на ос шва в довiльнiй точцi за товщиною, вони за величиною на внутршнш поверхнi труби можуть наближатися до межi текучостi матерь алу. Тому саме цi компоненти напруженого стану на внутршнш (оррш (а))
та зовшшнш (оррр (а)) поверхнях труби дослщжували в робот з огляду на
можливе прогнозування за !хнш рахунок довготривало! мiцностi зварних сти-кiв МТ та ймовiрностi виникнення в них дефекпв руйнування.
За визначальнi чинники впливу на деформаци взято параметри Р та а0. Вивчали розподш напружень за значень Р, що вщповщають обранiй схемi
(рис. 2) i за значень фактора (оо) вiд 10 до 40 мм. Такий аналiз закономiрнос-тей змши розподiлiв напружень показав таке.
1з збiльшенням ширини ЗПД у заданих межах для аррт (а) спостерь
гаеться незначне зменшення розтягувальних напружень на ос шва (вiд 421 до 309 МПа) та ютотне зростання стискальних в навколошовнiй дшянщ (вiд -36 до -134 МПа). Змша дослщжувано! компоненти на на зовшшнш по-верхнi (<ррр (а)) е ютотшшою, особливо на ос шва (табл. 1).
Табл. 1. Результати математичного моделювання напруженого стану
а0, мм аррт (а) оррр (а)
розтяг <рр(а) =0 стиск розтяг <рр(а) =0 стиск
10 412 10 -36 33 362 9 -72 10
15 397 14 -54 33 325 14 -100 15
20 380 19 -71 34 291 18 -125 20
25 363 23 -88 35 259 22 -146 25
30 345 28 -104 36 229 26 -161 30
35 327 32 -119 37 201 30 -173 35
40 309 36 -134 40 175 34 -181 40
Аналопчно змшюються розподiли напружень для рiзних значень гра-дiентностi поля деформацiй. Зростання градiента зумовить деяке збшьшення максимальних значень на ос шва та зменшення стискальних напружень у нав-колоколошовнiй дшянщ. В табл. 1 проанашзовано змшу вiддалi вiд осi шва до моменту змши знаку напружень для випадку (орр(а) =0), коли Р = 0, а0 = 10...
40 мм. Зокрема, для Р = 2, а0 = 10 вони становлять: аррш(а) = 422 МПа;
<ррр (а) = 387 МПа; <ррт (а) = - 24 МПа та <ррр (а) = - 48 МПа вщповщно.
Зi збшьшенням параметра градiентностi поля (Р) вiд 0 до 2, за рiзних значень ширини поля пластичних деформацш, величина залишкових кшьце-вих напружень на внутршнш та зовнiшнiй поверхнях також зростае. Характер тако! змiни для аррт (а) на осi шва показано на рис. 3.
чень параметра Р: 1 - а0=10 мм; 2 - а0=15 мм; 3 - а0=20 мм; 4 - а0=25 мм; 5 -
а0=30 мм 6 - а0=35 мм; 7 - а0=40 мм
Зi зростанням ширини поля пластичних деформацiй, абсолютш зна-чення залишкових напружень на внутршнш поверхнi труби, за сталого параметра Р, зростають на величину 20.30 %. Зi збшьшенням градiента за стало! ширини поля пластичних деформацш, величина напружень також зростае на 2.13 %. Причому, обидвi залежност бiльш характернi для малих значень Р.
Змiну мшмальних значень стискальних кiльцевих напружень на зов-нiшнiй поверхнi труби залежно вiд градiента поля та ширини зони пластичних деформацш наведено у табл. 2.
Табл. 2. Значення стискальних ктьцевих напружень _на зовшшнш поверхш труби_
Р Ширина зони пластичних деформацш (оо), мм
10 15 20 25 30 35 40
0.0 -72.4 -100.9 -125.8 -146.0 -161.2 -173.4 -181.2
0.5 -66.4 -92.9 -115.3 -133.8 -147.7 -158.8 -165.8
1,0 -60.4 -84.4 -104.9 -121.6 -134.2 -144.2 -150.3
1.5 -54.3 -76.0 -94.4 -109.4 -120.7 -129.5 -135.3
2.0 -48.3 -67.8 -84.1 -97.4 -107.9 -115.9 -121.5
Отже, збшьшення ширини пластичних деформацш за сталого параметра Р, зумовлюе збшьшення абсолютного значення стискальних напружень « 2,5 рази. Зростання градiента поля пластичних деформацш за стало! ширини поля аналопчно збшьшуе величину напружень «30 %.
Пщсумовуючи отримаш результати, зазначимо, що iз зростанням ширини зони пластичних деформацш найбiльшi за величиною розтягувальш напруження - кiльцевi на ос шва - спадають, а абсолютш значення стискальних напружень в отш шва зростають iз одночасним вщдаленням вiд осi шва.
Кiльцевi напруження на зовнiшнiй поверхш труби на ос шва е мен-шими на 25.50 %, i знижуються iз збiльшенням зони пластичних деформацш. Абсолютш значення стискальних напружень зростають зi збшьшенням параметра а0 та становлять: - 72 МПа та - 181 МПа за ширини ЗПД 10 та 40 мм вщповщно.
Висновки. Проаналiзовано вплив параметрiв, якi описують поле пластичних деформацш, на розподш залишкових напружень у стиковому зварно-му з'еднанш з кшьцевим швом. Отриманi результати мають практичне засто-сування для розв'язання обернених задач iз визначення напружень на реаль-них об'ектах, та для розроблення технологи зварювання мапстральних тру-бопроводiв дуговими способами.
Л1тература
1. Патон Б.Е. Современные направления повышения прочности и ресурса сварных конструкций / Б.Е. Патон // Автоматическая сварка. - 2000. - № 9-10. - С. 3-9.
2. Касаткин Б.С. Напряжения и деформации при сварке / Б.С. Касаткин, В.М. Прохоренко, И М. Чертов. - К. : Вид-во "Вища шк.", 1987. - 245 с.
3. Осадчук В. Неруйшвний метод визначення залишкових напружень у зварних обо-лонках / В. Осадчук, М. Большаков, В. Палаш // Машинознавство. - 1997. - № 1. - С. 5-9.
4. Палаш В.М. Напруження у трубах, з'еднаних зварним кшьцевим швом / В.М. Палаш, В.М. Юсьюв, А.Р. Дзюбик // Ф1зико-х1м1чна мехашка матер1ал1в. - 2000. - № 8. - С. 47-50.
5. Дзюбик А.Р. Визначення напруженого стану кшьцевих зварних з'еднань мапстральних трубопровод1в / А.Р. Дзюбик // Вюник Тернопшьського державного техшчного ушверси-тету. - Тернотль : ТДТУ 1м. I. Пулюя. - 2000. - Т. 5, № 3. - С. 19-23.
6. Дзюбик А.Р. Вплив napaMeTpiB режиму зварювання на напружений стан зварних сти-юв мапстральних трубопроводiв / А.Р. Дзюбик, В.М. Палаш // Науковий вюник НЛТУ Укра-1ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Украши. - 2009. - Вип. 19.12. - С. 91-95.
Дзюбык А.Р., Палаш Р.В., Ковальчук Р.А., Величко Л.Д. Влияние сварочных деформаций на остаточные напряжения в кольцевых швах труб
Проанализировано влияние параметров, которые характеризуют поле пластических деформаций, на распределение остаточных напряжений в стыковом сварном соединении с кольцевым швом. В результате выполненных исследований доказано, что с ростом ширины зоны пластических деформаций, растягивающие кольцевые напряжения вблизи шва спадают, а сжимающие растут. Установлено, что полученные результаты имеют практическое приложение для решения обратных задач из определения напряжений на реальных объектах, и для разработки технологии сварки магистральных трубопроводов дуговыми способами.
Ключевые слова: зона пластических деформаций, напряжения, магистральный трубопровод, экспериментально расчетный метод, градиент поля деформаций.
Dsyubyk A.R., Palash R.W., Kowalshuk R.A., Welychko L.D. Influence of welding deformations is on remaining tensions in the circular guy-sutures of pipes
Influence of parameters which characterize the field of flowages is analyses, on distributing of remaining tensions in the butt welded connection with circular guy-sutures. It is rotined as a result of conducted, that with growth of width of area of flowages stretchings circular tensions fall, and squeeze grow. It is set that the got results have practical application for the decision of reverse tasks from determination of tensions on the real objects, and for development of technology of welding of main pipelines by arc methods.
Keywords: area of flowages, tension, main pipeline, experimentally calculation method, gradient of the field of deformations._
УДК[674:658.011.54/56]:674.214 Ст. викл. Т.В. 1ванишин, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
ОПТИМ1ЗАЦ1Я СТРУКТУРИ ТА ПАРАМЕТР1В АВТОМАТИЗОВАНО1 Л1Н11 ДЛЯ МЕХАН1ЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ БРУСКОВИХ ЗАГОТОВОК В1КОННИХ СТУЛОК
За результатами отриманих статистичних даних внаслщок виконаних експери-ментальних дослщжень процесу функщонування автоматизовано! системи машин 0К208 для мехашчного оброблення брускових заготовок вшонних стулок, розв'язано задачу з тдвищення ефективносп п роботи в умовах стохастично! змши тривалос-тей технолопчних операцш на дшьницях лшп. За допомогою створено! !м^ацшно'! моделi методом динамiчного програмування виконано оптимiзацiю п структури та параметрiв за критерiями мшмуму питомих зведених витрат та максимуму продук-тивносп оброблення брускових заготовок.
Актуальшсть теми. Близько половини всього оперативного часу функщонування деревообробного обладнання становлять додатков1, або, так зваш, накладет втрати робочого часу (ВРЧ), спричинеш неращональним верстатним компонуванням автоматизованих лшш [1]. Виявлення причин { джерел ВРЧ, знаходження шлях1в { метод1в !хнього кшьюсного ощнювання та повного чи часткового усування е сьогодш важливим техшко-економ1чним завданням { мае велике значення для створення наукових основ проектування оптимальних структур деревообробних лшш та оптим1заци функщональних
