Диссертация (Расчетно-экспериментальные методы исследования технологических напряжений и деформаций в неразъемных трубных соединениях энергоустановок), страница 3

Для изучения закономерностей и связей динамических явлений впрофилегибочных процессах разработаны оригинальные методики и стенды,ивпервыепроведеныэкспериментальныеисследованиядинамикироликового вальцевания, остаточных напряжений в деталях узлов креплениятруб с учетом особенностей пластического деформирования трубы при еёзакреплении в трубной доске.5. Разработаны основы динамики системы «привод – рабочие органыроликовой вальцовки», дающие возможность оценивать влияние различных13факторов (трение, температура, геометрические размеры, участие человекаоператора) на процесс вальцевания и качественные параметры узловкрепления теплообменных труб.6.

Разработан новый аналитический метод исследования колебанийскоростей движения и напряжений в системе «привод – стержень –исполнительный орган», позволяющий на основании расчета частотныххарактеристик и критерия Одинга оценивать ресурс детали в ходепрофилегибочного процесса.7. Разработана методология системного подхода исследования НДСнеразъемных трубных соединений, обусловленного профилегибочнымипроцессами,включающаяэкспериментальныхпоследовательноеисследований,выборпроведениерациональнойрасчетнотехнологиипластической деформации труб и оборудования на основе минимизацииуровней остаточных напряжений в узлах крепления, повышения степениавтоматизации процесса изготовления, качества закрепления, сниженияимпортозависимостииулучшенияусловийтрудавреализацииперспективных конструкций АЭУ.8.Разработанысформулированыпутиновыеконструкцииразвитиявальцовочныхсовременногомашиниинструментально-технологического комплекса, позволяющие разрабатывать и внедрятьинновационные технологии закрепления новых конструкций неразъемныхсоединений повышенного качества с высокой производительностью трудапри изготовлении и ремонте энергетических установок.9.Примененанапрактикеметодологияисследованияпрофилегибочных процессов при закреплении теплообменных труб в АЭУВВЭР-1000, БН-800, БН-1200 и других энергоустановках.Научная новизна результатов работы заключается в следующем:1.

Дано теоретическое обоснование закономерностей деформированиятеплообменных труб в операциях закрепления, определены условия переходаих в пластическое состояние и получены новые математические модели14напряженно-деформированного состояния неразъемного соединения «труба– трубная доска» с учетом особенностей сложного силового взаимодействияпрофилегибочных процессов.2. Численным методом исследован механизм деформации трубы прироликовом вальцевании и впервые доказано отсутствие пластическихдеформаций в трубных досках с высокой степенью перфорации имногогнездными креплениями труб.

Установлено, что степень прилеганиятрубы к стенке отверстия в изделии целесообразно оценивать порадиальному нормальному напряжению в зоне контакта между трубой истенкой отверстия.3. Разработана механика роликовой вальцовки; получены уравнениякинематики, силовых взаимодействий и динамики работы, выявленогеометрическое проскальзывание роликов относительно трубы, ведущее котносительновысокочастотнымколебанияммоментасопротивления,произведена оценка работоспособности инструмента.4.Полученыновыематематическиемоделипрофилегибочногопроцесса роликового вальцевания и обоснованы критерии вальцевания,выполнение которых обеспечивает требуемые качественные, прочностные иэксплуатационные характеристики узлов крепления труб, повышениенадежноститеплообменныхаппаратов,импортонезависимости,производительности и улучшения условий труда изготовления и ремонта.5.

Разработан новый аналитический метод определения остаточныхнапряжений, дана количественная оценка напряженного состояния вокрестностяхузлакреплениятеплообменныхтрубприроликовомвальцевании и гидравлической раздаче. Впервые решение построено дляобласти многогнездного крепления труб с высокой степенью перфорациирешетки без использования классической задачи приведения в силу сложногонагружения, обусловленного особенностями профилегибочных процессов.6. Впервые проведены экспериментальные исследования динамикироликового вальцевания и установлены закономерности силовых факторов в15работевальцовокпризакреплениитрубвотверстиях.Полученыэкспериментальные зависимости окружных остаточных напряжений в трубахдо и после вальцевания с использованием оригинальных методик и стендов.7. Разработаны основы динамики системы «привод – рабочие органыроликовой вальцовки» с учетом конструкции веретена и использованияразличныхприводоввальцовочноймашины:электро,пневмо,гидродвигателя, а также реакции человека-оператора, дающие возможностьоценитьмногофакторноевлияниенакачествоузлакреплениятеплообменных труб.8.

Разработан новый метод исследования колебаний скоростейдвижения и напряжений в системе «привод – стержень – исполнительныйорган», дающий возможность оценивать колебания скорости движенияроликов и напряжений в веретене, а также эксплуатационный ресурс деталейвальцовки, существенно влиящие на уровни технологических напряжений идеформаций в узлах крепления труб.9. Разработана и применена на практике методология исследованийтехнологических напряжений и деформаций циклических профилегибочныхпроцессов при закреплении ряда теплообменных труб, заключающаяся впоследовательном определении: НДС неразъемных трубных соединений снатягом;технологичностиоперациивозможность реализации имеющимисязакрепления(трудоемкость,или разработке новых методовзакрепления); радиального нормального напряжения в зоне контактаповерхностей трубы и отверстия, величины крутящего момента в зонахсоединениясучетомдинамикивзаимодействияконтактирующихповерхностей и используемых механизмов; технологических напряжений ипараметров неразъемного соединения, а также сварного шва, до и послетермоциклических испытаний в однотрубных и многотрубных образцах.10.

Получены патенты и внедрены в производство новые способызакрепления теплообменных труб; устройство для настройки вальцовочныхмашин. Разработаны и запатентованы новые стенды для исследований;16вальцовочныемашины,позволяющиереализовыватьперспективныеконструкции узлов крепления (с биметаллическими, толстостенными и др.трубами), повысить стабильность требуемого качества изготовления, ресурс,надежность и безопасность АЭУ, обеспечить импортонезависимость, а такжеулучшить условия труда.Новизна технических решений подтверждена восьмью патентами.Достоверностьполученныхрезультатовобеспечиваетсяиспользованием основных положений механики сплошной среды, методовтеории упругости, теоретической и прикладной механики, теории колебанийи теории автоматического управления, корректностью экспериментальныхметодов определения остаточных напряжений с применением современнойаппаратуры, а также апробированных методов и пакетов математическогомоделирования.Корреляциятеоретическихиэкспериментальныхисследований с погрешностью, не превышающей 10%, в достаточно полноймерегарантируетобоснованностьидостоверностьрезультатовдиссертационной работы.Практическая значимость и внедрение результатов.

Результатыисследований диссертационной работы внедрены на ПАО «ЗиО-Подольск»,Волгодонском филиале «АЭМ-технологии» Атоммаш»при изготовленииизделий АЭС, в числе которых: парогенераторы ПГВ-1000М, ПГВ-1000МКП,подогревателиПВД-К,ПНД,ПСВ,энергоблокиБН-600,БН-800,теплообменники СПОТ, конденсаторы, подогреватели, бойлеры КурскойАЭС; изделия нефтегазхимии: АВО, теплообменники проекта Сахалин-2,регенераторы РВП-3600 и др, что подтверждено актами внедрения.Результаты теоретических исследований могут быть использованы внефтехимической, судостроительной и других отраслях отечественнойэкономики.Личное участие автора.

Результаты исследований и разработокявляются итогом многолетней работы автора, как старшего научногосотрудника ВНИИБТ, начальника бюро, ведущего технолога отдела главного17технолога ОАО «Машиностроительный завод «ЗиО-Подольск», доцентаМосковскогогосударственногомашиностроительногоуниверситета(МАМИ) и старшего научного сотрудника ГНЦ НПО «ЦНИИТМАШ».Диссертантом разработаны все математические модели и теоретическиеположения, выполнены все расчеты, в том числе с помощью оригинальныхпрограмм на ПЭВМ.