Концептуальні основи дискретно-континуального зміцнення елементів двигунів та турбодетандерних установок

Abstract

Основна увага у статті приділяється проєктно-технологічним заходам, які спрямовані на забезпечення підвищених технологічних характеристик двигунів та турбодетандерних установок. Зокрема, розроблена удосконалена концепція технології дискретно-континуального зміцнення елементів конструкцій. Ця концепція полягає у поєднанні проєктних та технологічних заходів у єдиному технічному рішенні. Завдяки такому розширеному простору параметрів забезпечується більша результативність кінцевого синтезованого рішення. Так, на прикладі аналізу напруженодеформованого стану представницького фрагменту контактуючих деталей конструкцій визначено закономірності впливу проектних і технологічних параметрів на характеристики міцності: обґрунтовані такі набори параметрів, які забезпечують підвищену міцність контактуючих деталей та їх довговічність. Також знижується тертя у спряженні деталей. Крім того, підвищується ККД механізму, у який входять контактуючі деталі, піддані зміцненню. Як результат – підвищення технологічних характеристик двигунів, турбодетандерних установок та інших машин, деталі яких піддані дискретно-континуальному зміцненню. У цілому розроблена концепція спрямована на різке підвищення службових характеристик елементів конструкцій. Для цього формуються цільові функції. Ці цільові функції мінімізуються або максимізуються у розширеному параметричному просторі. Для цього створюється параметрична модель напружено-деформованого стану фрагмента дискретно-континуально зміцнених тіл. Ця модель дає можливість досліджувати вплив проєктних та технологічних параметрів та трибомеханічні властивості контактуючих тіл. Шляхом цілеспрямованого варіювання властивостей матеріалів, форми та розмірів зон дискретного та континуального зміцнення можливо досягти підвищених трибомеханічних характеристик пари контактуючих тіл.The article focuses on design and technological measures aimed at ensuring improved technological characteristics of engines and turboexpander units. In particular, an improved concept of the technology of discrete-continuous strengthening of structural elements has been developed. This concept combines design and technological measures in a single technical solution. This expanded parameter space ensures greater efficiency of the final synthesised solution. For example, by analysing the stress-strain state of a representative fragment of contacting structural parts, the regularities of the influence of design and technological parameters on strength characteristics are determined: sets of parameters that provide increased strength of contacting parts and their durability are substantiated. Friction in the mating of parts is also reduced. In addition, the efficiency of the mechanism, which includes the contacting parts subjected to hardening, increases. The result is an increase in the technological characteristics of engines, turbo-expander units and other machines whose parts are subjected to discrete-continuous hardening. In general, the developed concept is aimed at a major enhancement of the service characteristics of structural elements. This is stated in the objective functions. These objective functions are minimized or maximized in the extended parametric space. A parametric model of the stress-strain state of a fragment of discrete-continuous reinforced bodies is created. This model makes it possible to study the impact of project and technological parameters and tribomechanical properties of contacting bodies. By purposefully varying the properties of materials, the shape and size of the zones of discrete and continuous strengthening, it is possible to achieve increased tribomechanical characteristics of a pair of contacting bodies.