Разработка теоретических основ и реализация структурно упорядоченной сборки буровых долот (26.10.2009)

Автор: Журавлев Андрей Николаевич

Разработать стратегии, алгоритмы и программное обеспечение структурно упорядоченной сборки трехшарошечных и алмазных буровых долот.

Разработать и внедрить технологии структурно упорядоченной сборки буровых долот в производство и оценить технико-экономические показатели результатов внедрения.

Методология и методы исследований

Общей методологической основой является системный подход, заключающийся в структурном разделении сложных механических систем на подсистемы, их моделировании, описании и установлении взаимосвязей между ними, характеризующих служебное назначение изделия. Теоретические исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения, теории декомпозиции, теории упаковок, методов вычислительной математики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях на современном оборудовании с применением стандартных методик и методик, разработанных автором.

Достоверность результатов

Достоверность изложенных в работе результатов и адекватность разработанных моделей обеспечиваются строгостью использованного математического аппарата, корректностью обработки экспериментальных данных, удовлетворительной корреляцией результатов расчетов и данных, полученных при испытаниях.

Основные положения, выносимые на защиту

Предмет исследований

Объект исследований

Личный вклад автора

Достоверность

Научная новизна

Впервые разработана методология СУС, в которой устанавливается связь между показателями качества изделия и параметрами, характеризующими его структуру, выявленными на основе декомпозиции изделия. При этом качество изделия обеспечивается направленным регулированием структурных параметров сборки.

Впервые обосновано, что для реализации СУС буровых долот необходимо и достаточно использование двухуровневой декомпозиции для подвижных и неподвижных соединений буровых долот: по контурам, так называемая Р - декомпозиция (внутренний, взаимосвязанный и внешний контуры); по зонам, так называемая F - декомпозиция (зоны - натягов, зазоров, переходных состояний).

Произведена двухуровневая декомпозиция подвижных соединений трехшарошечных буровых долот, на основе которой установлены функциональные взаимосвязи между геометрическими параметрами элементов двухрядных роликовых опор и определены параметры модели, характеризующие структуру изделия.

Разработана математическая модель двухрядных роликовых опор трехшарошечных буровых долот, позволяющая выявить рациональные сборочные параметры по критерию максимального ресурса собранного узла.

Впервые на основе метода монад сформулирован принцип повышения качества СУС двухрядной роликовой опоры за счет выбора рационального фазового смещения двух комплектов роликов.

Впервые найден параметр, характеризующий контактное взаимодействие роликов с беговыми дорожками во всех зонах двухрядной роликовой опоры трехшарошечных буровых долот, позволивший выявить зону заклинивания роликов в опоре.

Проведена двухуровневая декомпозиция неподвижных соединений алмазных буровых долот, на основе которой установлены связи между технологическими воздействиями сборки (силовыми и тепловыми) и отклонением от соосности соединения.

На основе выявленных связей между технологическими сборочными параметрами и ресурсом двухрядных роликовых опор разработан алгоритм СУС трехшарошечных буровых долот, обеспечивающий равнонагруженность секций (опор) на основе регулирования высоты их подъема.

Разработаны имитационные модели эксплуатации буровых долот, позволяющие оценить преимущества СУС по сравнению с традиционными сборочными процессами.

Практическую ценность представляют следующие результаты:

Разработаны и внедрены новые технологии сборки трехшарошечных и алмазных буровых долот, обеспечившие повышение качества изделий. Показаны области рационального применения новых технологий. Это относится к пятой задаче

Разработаны стратегии, алгоритмы и программное обеспечение для этапов проектирования и осуществления процессов СУС буровых долот.

Разработаны приспособления для реализации СУС трехшарошечных и алмазных буровых долот. Это относится к четвертой задаче

Новизна предложенных способов и устройств СУС подтверждена 5 патентами РФ.

Основные положения, выносимые на защиту

Методология СУС трехшарошечных и алмазных буровых долот.

Метод идентификации структурных параметров расчетных моделей, разработанный на основе теории декомпозиции.

Математическая модель для прогнозирования ресурса двухрядной роликовой опоры трехшарошечного бурового долота, позволяющая выявить рациональные технологические параметры .

Совокупность расчетных моделей для выбора рациональных технологических параметров СУС, позволяющих повысить точность взаимного расположения соединяемых поверхностей деталей алмазных буровых долот.

Алгоритм СУС трехшарошечных буровых долот, позволяющий обеспечить равнонагруженность всех секций изделия.

Алгоритмы, стратегии и программное обеспечение, необходимые для реализации СУС буровых долот.

Имитационные модели эксплуатации трехшарошечных и алмазных буровых долот, разработанные на базе программного продукта ADAMS, позволяющие оценить влияние технологических параметров СУС на эксплуатационные параметры собранных изделий.

Результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения в производство разработанных технологий СУС трехшарошечных и алмазных буровых долот.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены на ряде крупных машиностроительных предприятий России и стран ближнего зарубежья, среди которых ОАО “Волгабурмаш” (Россия), ОАО “Уралбурмаш” (Россия), ЗАО “Самарский подшипниковый завод-4” (Россия), ООО “Буровые технологии” (Россия), ОАО “Дрогобычский долотный завод” (Украина), ОАО “Подшипник” (Узбекистан).

Экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 885 500 рублей.

Материалы исследований внедрены в учебный процесс Самарского государственного технического университета в виде двух учебных пособий и учебно-методических указаний. Результаты диссертационной работы используются при подготовке магистрантов, бакалавров и инженеров, а также при подготовке аспирантами кандидатских диссертаций.

Личный вклад автора


загрузка...