Введение к работе
Актуальность. С начала 80-х годов наблюдались аварии капролоновых дейдвудных подшипников (КДП) судов флота рыбной промышленности в виде годплавлений или больших сверхнормативных износов. Последние приводили к поломкам гребных валов в рейсе судна. Флот рыбной промышленности (ФРП) нёс большие убытки из-за необходимости буксировки потерявших ход судов из отдалённых районов мирового океана в базы флота. Существовавшая теория и результаты предыдущих исследований не давали объяснения наблюдавшимся явлениям.
Целями настоящего исследования являются:
повышение надёжности капролоновых дейдвудных подшипников судов флота рыбной промышленности за счёт обеспечения безотказной работы;
минимизация затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт КДП за установленный срок службы.
Методы исследований : теоретических - кластерный, корреляционный и регрессионный анализы, анализ временных рядов наблюдений за износами КДП, суперпозиция кортежей наблюдений за износами КДП, извлекаемых из компьютерной базы данных, анализ напряжённо-деформированного состояния набухающих капролоновых втулок, вероятностное прогнозирование и прогнозирование зазоров в КДП по линейному тренду, экспериментальных -дифрактометрические исследования микроструктуры образцов капролона, моделирование процесса заклинивания гребного вала набухшим капролоновым подшипником на крупномасштабном испытательном стенде, исследование процесса длительного набухания капролоновых втулок, запрессованных в металлические обоймы.
Научная новизна. Построена модель напряжённо-деформированного состояния набухшей капролоновой втулки, запрессованной в металлический стакан (дейдвудную трубу), учитывающая перемещение границы между наружным сулим и внутренним набухшим слоями капролона с течением времени. Доказано, что главной причиной заклинивания гребных валов втулками, ведущим к подплавлснпю КДП, является объемное расширение капролона, вызванное набуханием; натяг же его в дейдвуднлто трубу имеет второстепенное значение.
Выполнен комплекс экспериментальных исследований заклинивания вала капролоновой втулкой на крупномасштабном стенде, имитирующем условия
работы подшипников на судах, подтвердивший правильность предлагаемой модели напряжённо-деформированного состояния капролоновых подшипников. Установлено явление потери устойчивости цилиндрической формы внутренней поверхности заклинившей втулки. Исследован процесс уменьшения зазора между валом и втулкой при длительном эксперименте по набуханию втулок. Впервые исследована микроструктура капролона после его длительной эксплуатации на судах, в том числе и после аварий с подгшавлением подшипников.
Разработана структура компьютерной базы данных наблюдений за взносами капролоновых дейдвудных подшипников и создана система управления этой базой данных. С использованием накопленных в ней 3519 наблюдений над 784 судами, приписанным к 18 крупнейшим портам базирования ФРП, предложены два метода прогнозирования зазоров капролоновых дейдвудных подшипников -вероятностный для группы однотипных судов, работающих в сходных условиях промысла и адаптивный с использованием линейного тренда износа :. - для отдельного судна дри.дкзбых условиях эксплуатации.
Практическое зиаСчсние диссертационной работы состоит прежде всего в том, что она послужила основой для разработки двух нормативно-технических документов, регламентирующих конструкцию капролоновых дейдвудных подшипников семи типов рыбодобывающих судов. Применение их на судах Каспийского бассейна привело к резком}" уменьшению аварийности КДП.
Другим направлением реализации разработок соискателя явилось создание и внедрение на ремонтируемых, а в последнее время - и на строящихся судах ФРП серии приборов типа "Дейдвуд" для безразборной диагностики зазоров капролоновых дейдвудных подшипников в рейсе судна. В сочетании с предложенными методами прогнозирования зазоров приборы позволяют значительно повысить надёжность капролоновых дейдвудных подшипников.
На защиту выносятся :
система уравнений, описывающая поведение набухающего капролонового дейдвудного подшипника как двухслойного тела, запрессованного в жёсткую металлическую обойм}';
зависимость влияния кристалличности капролона на его износостойкость;
метод прямого измерения кристалличности капролона с помощью рентгеновской дифрактометрии;
зависимости твёрдости капролона от термообработки и пропитки маслом;
структура специализированной базы данных по износам КДП и система управления ею;
методика краткосрочного прогнозирования износов капролоновых дейдвудных подшипников отдельного судна с использованием показаній прибора контроля износов типа "Дейдвуд";
- методика среднесрочного прогнозирования износов капролоновых
дейдвудных подшипников группы однотипных судов ФРП с использованием
результатов их эксплуатации, накопленных в базе данных.
Апробация, работы. Научные положения, результаты исследований и конструкторских разработок докладывались на двух международных (Ленинград, 1985 и 90 гг.), шести всесоюзных (Ленинград, 1982 и 88 гг., Харьков, 1987 г., Николаев, 1989 г., Севастополь, 1990 г., Астрахань, 1994 г.) научных конференциях, на отраслевых совещаниях Минрыбхоза по предотвращению аварий валопроводов и дейдвудных устройств (Калининград, 1981 и 83 гг. и Мурманск, 1986 г.), а также на 15 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета. Приборы типа "Дейдвуд" неоднократно демонстрировались на всесоюзных и-международных выставках, в.том числе за рубежом (Каир,. 1996 г.).
Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, заключения, библиографии (262 наименования, в том числе 17 на иностранных языках) и приложений. Изложена на 217 страницах и включает 37 рисунков и 29 таблиц.
Публикации. -Содержание диссертации опубликовано в 25 научных работах (в том числе 17 работ в соавторстве) и двух научно-технических отчётах; получено три авторских свидетельства на изобретения и диплом Всесоюзной выставки достижений народного хозяйства.
Благодарность. Автор приносит благодарность работникам Главного управления, бассейновых инспекций и участков Регистра судов России за предоставление обширных данных по износам КДП, работникам рыбной промышленности всех бассейнов за помощь в выяснении причин аварий КДП судов, отдельная благодарность - работникам производственных управлений "Калининградрыбпром", "Мурманрыбпром" и бассейнового управления "Каспрыба" за помощь во внедрении результатов настоящих исследований на судах и судоремонтных заводах.
Особой благодарности заслуживают сотрудники Хабаровского филиала и головного предприятия ЦНИИ Технологии судостроения, ЦНИИ Морского флота, Черноморского ЦПКБ (г Одесса), Мурманского отделения и головного ішститута Типрорыбфлот", принимавшие активное участие в обфкдешш промежуточных результатов исследований, рассмотрении и согласовании разработанных на их основе нормативно-технических документов и конструкторской документации.