ОБОСНОВАНИЕ ГРАНИЦ ОБЛАСТИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
МЕТОДЫ ОБОСНОВАНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ
Безопасность и надежность оборудования главным образом зависят от соотношения нагрузки, действующей на объект, и его сопротивляемости, т.е. от того, насколько его техническое состояние отличается от предельного, при котором нагрузка становится опасной при эксплуатации, а дальнейшее функционирование неэффективно. О потере сопротивляемости и возможности перехода в предельное состояние обслуживающий персонал судит по отклонению от нормы текущего значения параметра. При увеличении отклонения опасность перехода в предельное состояние повышается. Опорными значениями параметров, определяющими переход оборудования из рабочего состояния в опасную область, являются предельное и допустимое (см. п. 2.4). Следовательно, для обеспечения безопасности и надежности оборудования необходимы анализ сопротивляемости объекта и обоснование границ его области работоспособности.
Общая характеристика предельного состояния технических систем
Требования к предельным значениям параметров вытекают из определения предельного состояния в соответствии с ГОСТ 26656—85. Они формируются путем анализа сопротивляемости объекта и обеспечивают безопасность и эффективность использования оборудования, сохранение его ремонтопригодности и долговечности. На основе сформулированных требований создают критерии предельного состояния, с помощью которых оценивают степень опасности для объекта. Если какой-либо узел или оборудование в целом находится под воздействием нескольких причин, способствующих переходу в предельное состояние, то необходимо выявить наиболее серьезную 198
причину. Ей соответствует наиболее опасное значение критического параметра z- Если znp > Zhom, то таким значением является наименьшее предельное значение критического параметра, если znp < Zhom — наибольшее предельное значение критического параметра.
В табл. 5.1. приведены причины перехода и критерии предельного состояния для различных элементов СТС.
Таблица 5.1
|
Элементы систем, детали сборочных единиц |
Характерные виды процессов нагружения |
Причины перехода в предельное состояние |
Критерии предельного состояния |
|
Валы, оси |
Изгиб, кручение, срез, циклическая нагрузка |
Усталостное разрушение, изнашивание |
Предел прочности на изгиб, кручение, выносливость, жесткость |
|
Зубчатые передачи |
Изгиб зубьев, циклическая контактная нагрузка, трение качения с проскальзыванием |
Изнашивание, выкрашивание и отслаивание, усталостное разрушение |
Предел прочности на изгиб, контактные напряжения |
|
Подшипники скольжения |
Взаимное перемещение поверхностей при смазке, радиальная нагрузка |
Окислительное или абразивное изнашивание пар трения, усталостное изнашивание антифрикционного слоя |
Значение износа |
|
Винтовые пары, лопасти насосов |
Изгиб, кручение, взаимное перемещение рабочей среды вдоль поверхности |
Эрозионное изнашивание, усталостное разрушение |
Предел прочности на изгиб, срез, кручение |
|
Трубопроводы, сосуды |
Радиальная нагрузка на стенки, перемещение рабочей среды вдоль поверхности |
Эрозионное и коррозионное изнашивание |
Предел прочности на разрыв |
|
Проточная часть насосов, турбин |
Взаимное перемещение рабочей среды вдоль поверхности |
Эрозионное и коррозионное изнашивание, отложение солей |
Предельное уменьшение КПД |
|
Трубная система котлов, парогенераторов |
Взаимное перемещение рабочей среды вдоль поверхности нагрева, теплопередача, радиальная нагрузка на стенки труб, циклическая нагрузка |
Коррозионное изнашивание, отложение солей, золы, усталостное разрушение материалов из-за циклических нагрузок, перегрева, неравномерности нагрева |
Предел прочности на ползучесть при максимальных температурах, температура образования окалины, вскипания в экономайзере |
|
Элементы систем, детали сборочных единиц |
Характерные виды процессов нагружения |
Причины перехода в предельное состояние |
Критерии предельного состояния |
|
Шпоночное и шлицевое соединения |
Срез, циклическая и контактная нагрузка, взаимное скольжение поверхностей |
Пластическая деформация, усталостное разрушение, смятие материала |
Предел прочности на смятие, срез |
|
Болтовые соединения |
Статические и динамические знакопеременные нагружения |
Пластическая деформация, усталостное разрушение, срез |
Предел прочности на текучесть, срез |
|
Пружины, гайки |
Статические и динамические знакопеременные нагружения |
Потери упругости, усталостное разрушение |
Коэффициент упругости, предел прочности на сжатие |
Для выявления предельного состояния оборудования в настоящее время существуют определенные методы, с помощью которых анализируют сопротивляемость и обосновывают предельные значения параметров. Применение тех или иных методов зависит от внутренних и внешних процессов, вызывающих изменение параметра, его влияния на безопасность и качество функционирования технической системы или отдельного узла, наличия или отсутствия экспериментальных данных или испытательных стендов и др.
