CC BY
8
Кшивецкий Б.Я., Солонинка В.Р. Имитационное моделирование термопластических клеевых соединений древесины в CAD/CAD системах
Приведены результаты имитационного моделирования термопластических поли-винилацетатных клеевых соединений древесины с использованием CAD/CAE систем. Разработан алгоритм имитационного моделирования в CAD/CAE системах напряженно-деформационного состояния термопластических клеевых соединений древесины в зависимости от изменения температуры и влажности. Дополнена библиотечная база данных CAD/CAE систем физико-механическими и физико-химическими характеристиками различных пород древесины и клеевых материалов на термопластической основе. Разработанный алгоритм имитационного моделирования и сформированная база данных позволяют моделировать изменение влажности, температуры и напряженно-деформационного состояния в любой точке термопластического клеевого соединения древесины в зависимости от изменения влажности и температуры.
Ключевые слова: моделирование, алгоритм, прочность, долговечность, напряженно-деформационное состояние, клей, древесина, влажность, температура, клеевые соединения, прогнозирование.
Kshyvetskyy B. Ya., Solonynka V.R. Simulation Modeling of Thermoplastic Adhesive Wood Joints Using CAD/CAE Systems
Some results of simulation modeling of thermoplastic polyvinyl acetate adhesive wood joints using CAD/CAE systems are presented. Based on CAD/CAE systems, an algorithm has been developed for simulation modeling of stress-strain state in thermoplastic adhesive wood joints depending on ambient temperature and humidity. The library database of CAD/CAE systems was supplemented by physical-and-mechanical and physical-and-chemical characteristics of various wood species and thermoplastic glue mixes. The developed algorithm allows for simulating changes in moisture content, temperature, and stress-strain state at any point of the thermoplastic adhesive wood joints depending on varying ambient temperature and humidity.
Keywords: modeling, algorithm, strength, durability, stress-strain state, adhesive, wood, humidity, adhesive joint, temperature, prediction.
УДК674.002.5:620.19 Астр. ВВ. Войтович;
проф. В.В. Шостак, д-р техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
СТРУКТУРА РЕМОНТНОГО ЦИКЛУ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СТР1ЧКОПИЛКОВОГО ВЕРСТАТА
В осж^ проблеми керування техшчним станом верстайв шд час !х експлуатаци лежить розроблення обгрунтовано! структури ремонтного циклу. Описано результати моделювання за методом Монте-Карло змши техшчного стану верстата як складно! ре-монтовано! системи. Визначено рiвняння регреси параметра потоку вщмов верстата як функци вщ часу оперативно! роботи верстата. Обгрунтовано структуру ремонтного циклу та його параметри. Рекомендовано тривалiсть мiжоглядових та мiжремонтних перкдав i тривалiсть ремонтного циклу.
Ключовi слова: стрiчкопилковий верстат, структура ремонтного циклу, параметр потоку вщмов, модулювання, ремонт, оптишзащя.
Постановка проблеми. Шдвищення надшносп вичизняного деревооб-робного обладнання е ключовою проблемою з погляду розвитку економiчного потенцiалу i переходу до нових форм господарського розрахунку на деревооб-робних шдприемствах. Керування технiчним станом верстатiв шд час експлу-атацií визначаеться передусш стратегiею технiчного обслуговування i ремонту, побудованою на науково обгрунтованш структурi ремонтного циклу. Насампе-ред це стосуеться нових тишв верстатiв, що почали випускати в Украíнi.
Аналiз останшх дослщжень та публiкацiй. У дослвдженнях В. А. Худякова, 0.6. Феоктистова, 6.В. Трухша, Н.Ю. Мiкловцика, 1.Т. Ребезнюка, Б. А. Веселково!, М.1. Пилипчук, СП. Степанчука та iн. придшено увагу енерге-тичним показникам процесу рiзання та пiдготовленню iнсIрументу на стрiчко-пилкових верстатах.
Проблему керування технiчним станом горизонтальних стрiчкопилкових верстатiв з вузькою стрiчкою частково дослiджено у наших роботах [1-4]. Зiб-ранi статистичш данi з пiдприемств i проведет експериментальш дослiдження дають змогу в повною мiрою обгрунтувати для цих верстатiв структуру ремонтного циклу та його параметри.
Мета роботи. Визначити оптимальну тривалiсть мiжремонтного перюду i тривалiсть ремонтного циклу верстата експериментальним шляхом не вдаеться. Мета нашо! роботи - визначити параметр потоку вщмов горизонтального стрiчкопилкового верстата за допомогою методу статистичного моделю-вання (Монте-Карло); визначити оптимальну тривалкть мiжремонтного перь оду та обгрунтувати рацiональну структуру ремонтного циклу цього верстата.
Основний матерiал. За результатами наших дослщжень [1-4] i статис-тичних даних з шддослвдних пiдприемств встановлено показники довговiчностi швидкозношуваних деталей горизонтальних стрiкопилкових верстатiв (табл. 1), яю розподшено на дев'ять груп за !х ресурсом.
Табл. 1. Значення ресурсу деталей горизонтального стрiчкопилкового верстата
Назва деталей, вузлiв, агрегатiв Кшь-юсть Середнш ресурс, год Середне квадрат. вщхил., год Коефь щент ва-рiацií Закон роз-подшу Гру- па
1. Ходове колесо (Ст 3) 4 1004 350,5 0,3491 Норм. I
2. Напрямники пилки 2 950 80 0,0842 Норм. I
3. Клинопасова передача 1 1977 46,5 0,0235 Норм. II
4. Ланцюги 2 2200 100,1 0,0455 Норм. II
5. Ходовий гвинт 1 3000 250 0,0833 Норм. III
6. Електроапарати 8 4100 4100 1,00 Експон. IV
7. Напрямник супорта 2 5577 836,5 0,1499 Норм. V
8. Муфта 1 6000 550 0,0917 Норм. VI
9. Вюь шюва 2 6358 846,2 0,1331 Логарифм. VI
10. Електродвигуни 3 7399 828,7 0,112 Норм. VII
11. Змщнений напрямник 2 8366 1255 0,15 Норм. VIII
12. Вал шюва 2 20000 2661 0,133 Логарифм. IX
13. Вальниця А шюва 2 10086,4 6841,9 0,678 Вейбулла IX
14. Вальниця В шюва 2 18711,1 12692,0 0,678 Вейбулла IX
15. Ходове колесо (Сталь 45) 4 1670,7 233,8 0,14 Норм. II
Для моделювання роботи верстата склали прикладну програму "М0Б08Р" в якiй за методом статистичного моделювання (Монте-Карло) ро-зiграли роботу верстата як системи зi змтаним з'еднанням елементш. За результатами моделювання отримали потiк напрацювань на вщмову для 10 вер-статш, якi роздалили на дев'ять iнтервалiв (табл. 2). Параметр потоку вiдмов на кожному iнтервалi визначали
0)(и ) = щ / X и, (1)
де: щ - кшьюсть вiдмов на iнтервалi; ^ц - сума напрацювань на штерват.
Табл. 2. Визначення параметра потоку вiдмов верстата
1нтер- Час оперативно! Сума напра- Юлькють Параметр по- Середне нап-
вал роботи, год цювань, год вщмов току вщмов рацювання
1 587,18 11743,7 20 0,00170305 587,18
2 990,00 8057,2 20 0,00248226 408,86
3 1354,57 7286,7 20 0,00274474 364,33
4 1840,03 9713,0 20 0,00205909 485,65
5 2083,65 4872,4 20 0,00410473 243,62
6 2470,55 7738,2 20 0,00258459 386,91
7 2818,61 6961,0 20 0,00287314 348,05
8 3018,29 3993,7 20 0,00500789 199,68
9 3180,84 3251,0 20 0,00615201 162,55
Шсля оброблення даних табл. 2 за методом найменших квадратiв отри-мали залежнiсть параметра потоку вщмов горизонтального стрiчкопилкового верстата вщ часу оперативно! роботи у виглядi полiнома третього степеня
со(г) =-0,0002 + 6 -10-6 • г - 3,1-10-9 • г2 + 6 10-13 • г3 (2)
Коефщент достовiрностi цього рiвняння регресп Я2=0,8442.
Залежнiсть параметра потоку вщмов (рис. 1) показуе, що з часом роботи верстата со( г) спочатку плавно зростае, попм стабшзуеться на певному рiвнi i пiсля досягнення часу оперативно! роботи бшьше 2500 год починае рiзко зрос-тати. Причиною такого зростання параметра потоку вiдмов е те, що в цей час вичерпуеться ресурс бшьшосп деталей III i IV груп.
Рис. 1. Залежшсть параметра потоку вiдмов стрiчкопилкового верстата вiд часу оперативное роботи
Використовуючи дат про середнш ресурс швидкозношуваних деталей, можна запропонувати кiлька структур ремонтного циклу. Найпоширетшими для деревообробних верстатiв е два варiанти структур ремонтного циклу: дев'яти- i шестиперюдно! тривидових структур. Критерiем для вибору раць онально! структури ремонтного циклу слугуе мiнiмум трудовитрат на виконан-ня планових ремонтних заходiв, що припадають на одну годину оперативно! роботи верстата за тривалють ремонтного циклу.
Питомi трудовитрати визначали за формулами:
Га = Г, = ^, (3)
Т ц Т ц
де: V4(g) i Уц(6) - сумарнi трудовитрати на проведення планових ремонт них за-ходiв вiдповiдно для дев'яти- i шестиперiодноí структур; Тц - тривалiсть ремонтного циклу.
Пкля розрахункiв отримали величину V4(9) = 690,33 люд./год, V4(6) =
531,64 люд./год. Тривалкть ремонтного циклу Тц = 15680 год.
га = 0,044026 >гъ = 0,0339.
Тому для горизонтального стрiчкопилкового верстата рацюнальною за критерieм питомих трудовитрат е шестиперiодна тривидова структура ремонтного циклу у виглядг 12 - оглядш; 4 - поточних ремонтiв; 1 - середнiй i 1 - ка-пiтальний ремонти. Виходячи iз завдань ремонтно!' служби та ефективностi ро-боти шдприемства в умовах ринково!' економiки, для вибору оптимально! три-валостi мiжремонтного перiоду доцiльно вибрати критерiй суми просто!в верстата у планових i непланових ремонтах. Функцiю мети за цим критерiем запи-шемо у виглядi
( т Л т т t
П(t) = -lj-т„ + Ткр + Торг + ^LjJL■ W )•dt ® mm, (4)
де: Tn - середня тривалкть простою в оглядах, поточних i середшх ремонтах; Ткр - тривалкть простою у капитальному ремонтi; Торг - просто! з оргашза-
цшних причин; Тв - середня тривалкть простою у неплановому ремонт (ввд-
t
новленi); ja(t)• dt = W(t) - функцiя вiдновлення, чисельно доршнюе кiлькостi
0
вiдмов за тривалкть мiжремонтного перiоду t.
Для визначення оптимально! тривалостi мiжремонтного перiоду за кри-терiем сумарних простоíв у планових i непланових ремонтах склали прикладну програму "OPTTMRP". У цiй програмi для знаходження мiнiмуму функцií мети (4) використали метод iтерацií. Результати розрахунюв показують, що зi збшь-шенням тривалостi мiжремонтного перiоду просто!' у планових ремонтах Пп зменшуються за гiперболiчною залежнiстю (рис. 2), а просто! у непланових ремонтах Пн зростають за кривою полшома третього степеня.
Просто! з оргашзацшних причин Порг е постiйною величиною, бо вони визначаються у ввдсотках вiд тривалостi мiжремонтного перiоду з постшною величиною параметра потоку вiдмов.
Оптимальне значення мiжремонтного перiоду для не змiцнених напрям-никiв пилкового супорта становить 2494 год, а мшшальне значення сумарних просто!'в при цьому дорiвнюе 356 год. Для змщнених напрямникiв пилкового супорта [3] оптимальне значення мiжремонтного перiоду становить 3122 год, а сумарш просто! при цьому становлять - 304 год. Якщо тривалкть мiжремон-
тного перюду збшьшуеться, то це означае, що пропорцшно зростае тривалкть ремонтного циклу вщ 15680 год до 3122x6=18732 год, тобто зростае на 19 %.
Тривалють м1жремонтного перюду
Рис. 2. Залежшсть простоев вiд тривалостг мiжремонтного перюду
Розрахунок економ1чно'1 ефективност1 вщ впровадження на тдприемств1 системи планово-запоб1жних ремонтов за техшчним станом обладнання з оптимальною тривалютю м1жремонтних перюд1в, збшьшеною тривалютю ремонтного циклу за рахунок змщнення напрямниюв пилкового супорта показуе, що вкладеш кошти окупляться за один рш. Внаслщок зменшення простоев верстата збшьшуеться випуск готово! продукци 1 прибуток тдприемства.
Висновки. Розроблено 1м1тацшну модель роботи верстата, яка дае змогу за даними щодо ресурсу його деталей 1 вузл1в визначити параметр потоку вщ-мов верстата як ремонтовано! системи, ще на стади його проектування. Вста-новлено, що для обгрунтування рацюнально! структури ремонтного циклу не-обхщно користуватися критер1ем питомих трудовитрат на планов! ремонтш заходи. Обгрунтовано рацюнальну структуру ремонтного циклу. Запропоновано шестиперюдну тривидову структуру, яка охоплюе: 12 - огляд1в; 4 - поточних; 1 - середнш; 1 - каттальний ремонти. Оптимальна тривалють м1жремонтного перюду для не змщнених напрямниюв пилкового супорта становить 2494 год, а для змщнених - 3122 год. Тривалють ремонтного циклу - 15680 год 1 18732 год вщповщно.
Впровадження системи планово-запоб1жних ремонлв за техшчним станом обладнання економ1чно обгрунтовано та окупно.
Л1тература
1. Шостак В.В. Залежшсть надшноста стрiкопилкових верстатав вiд 1х конструкцшних особливостей / В.В. Шостак, В.В. Войтович // Науковий вюник НЛТУ Укра1ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Украни. - 2012. - Вип. 22.12. - С. 103-107.
2. Войтович В.В. Змщнення високошвидкюним тертям напрямнитв с^чкопилкового верстата / В.В. Войтович, В.В. Шостак // Науковий вюник НЛТУ Укра1ни : зб. наук.-техн. праць. -Львiв : РВВ НЛТУ Украни. - 2013. - Вип. 23.11. - С. 152-158.
3. Войтович В.В. Визначення ресурсу вала та ош горизонтального с^чкопилкового верстата / В.В. Войтович, В.В. Шостак // Науковий вюник НЛТУ Укра1ни : зб. наук.-техн. праць. -Львiв : РВВ НЛТУ Украни. - 2014. - Вип. 24.4. - С. 231-239.
4. Войтович В.В. Зношування цилшдричних напрямниюв с^чкопилкового верстата / В.В. Войтович, В.В. Шостак // Науковий вюник НЛТУ Укра1ни : зб. наук.-техн. праць. - Л^в : РВВ НЛТУ Украни. - 2015. - Вип. 25.1. - С. 166-174.
Войтович В.В., Шостак В.В. Структура ремонтного цикла горизонтального ленточнопильного станка
В основе проблемы управления техническим состоянием станков при эксплуатации лежит разработка научно обоснованной структуры ремонтного цикла. Описаны результаты моделирования методом Монте-Карло изменения технического состояния станка как сложной ремонтируемой системы. Определено уравнение регрессии параметра потока отказов станка как функции от времени его оперативной работы. Обоснована структура ремонтного цикла и его параметры. Рекомендовано продолжительность межосмотровых, межремонтных периодов и продолжительность ремонтного цикла.
Ключевые слова: ленточнопильный станок, структура ремонтного цикла, параметр потока отказов, моделирование, ремонт, оптимизация.
Vojtovich V. V., Shostak V. V. The Structure of the Repair Cycle of Horizontal Band Saw
The basis of the problem of controlling machine-tools technical state during their exploitation is the development of the scientifically confirmed structure of repair cycle. The results of design using Monte Carlo method of change of the technical state of machine-tool are described as a difficult system. The equation of regression parameter of stream of machine-tool refusals as functions of time of machine-tool functioning is proposed. The structure of repair cycle and its parameters are justified. Optimum duration of periods between reviews and repairs and rational duration of repair cycle is recommended.
Keywords: the band saw, machine-tool, repair cycle structure, parameter of stream of refusals, design, repair, optimization.
УДК 621.643 Проф. Л.Я. Побережний, д-р техн. наук;
асист. А.В. Грицанчук, acnip.; викл., полковник В.В. Грицанчук -
1ето-Франк1есьшй НТУ нафти i газу
ВПЛИВ ГАЗОГ1ДРАТ1В НА ДОВГОВ1ЧН1СТЬ СТАЛ1 ТРУБОПРОВОДУ
Одшею з найменш вивченою Kopo3ieK> е корозiя шд дieю газових пдрайв. Ця ко-розiя належить до точково! корозп, яка часто спостерк'аеться як у нейтральному, так i в кислому середовищах. Ii дуже складно внявши. Проаналiзовано сортамент трубних сталей i вщбрано для експериментальних дослщжень впливу газових пдратш на внут-ршню поверхню зразки, вирiзанi з трубопроводу сталi 20. Встановлено реальш фiзико-мехашчш характеристики трубно! сталi i показано, що вони за деякими показниками на 20-30 % нижчi за подаш в сертификату що зумовлено впливом способу виробництва безшовних металевих труб.
Ключовi слова: внутршнъотрубна корозш, експлуатацшна деградацш, корозшна втома, залишковий ресурс трубопроводу.
Вступ. Значна частка у забрудненш довкiлля та негативному впливi на еколопчну ситуацiю належить световому паливно-енергетичному комплексу, i його частинi - паливно-енергетичному комплексу Украши. Однieю з багатьох причин попршення екологiчноí ситуацп е вiдмови та аварп нафто- та газопроводов. У зв'язку 3i старiнням газотранспортно! мережi та послаблениям державного контролю за Ii безпекою останнiми роками, на жаль, спостертаеться збшь-шення юлькосп аварiй на газопроводах Украши (розрив труб через просiдання Грунту; утворення корозiйних шдлин; деформацiя трубопроводов, спричинена зсувами, повенями тощо).
