Прогнозирование отказов деталей металлургического оборудования по критериям прочности, изготовленных из серого чугуна, на основе микроструктурного моделирования напряженного состояния

Abstract

В статье предлагается методика оценки гамма-процентного ресурса деталей металлургического оборудования, изготовленных из серого чугуна, на основе микроструктурного моделирования его напряженного состояния, которая сформулирована с использованием известных зависимостей для оценки среднего ресурса деталей механического оборудования по критерию кинетической прочности, метода линеаризации случайных аргументов позволяющего оценить дисперсию исследуемой функции и инструментов микроструктурного моделирования напряженного состояния материала. Она позволяет на стадиях проектирования и эксплуатации учитывать всестороннее влияние на гамма-процентный ресурс условий нагружения исследуемого технического объекта, его рабочей температуры, физических и механических характеристик структурных составляющих серого чугуна. Её главными отличительными особенностями являются математические зависимости, позволяющие оценивать величину дисперсии параметров необходимых для расчета ресурсных характеристик, а также возможность учета анизотропии реальной структуры серых чугунов. Дополнительно проведена процедура верификации предлагаемой методики сравнением теоретически полученных значений гамма-процентного ресурса с величиной, установленной в нормативно-технической документации. В качестве объекта исследований рассмотрена распорная плита щековой дробилки СМД-110, изготавливаемая из серого чугуна марки СЧ-20, физические и механические характеристики структурных составляющих которого, такие как модуль упругости и микротвердость по Виккерсу, экспериментально оценивались с использованием метода инструментального индентирования. Ошибка прогнозирования не превышает 18 %, что в свою очередь подтверждает достаточный уровень достоверности предлагаемых в настоящей статье теоретических решений, которые могут быть использованы при проектировании деталей металлургического оборудования, изготовленных из серых чугунов, а также при формировании структуры периодичности его ремонтов.