Розробка методу забезпечення надійності при зменшенні масово-габаритних характеристик пожежних відцентрових насосів шляхом оптимізації їх конструктивних елементів

Автор(и)

  • Olena Vasiljeva Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007, Україна https://orcid.org/0000-0003-2921-1760
  • Ivan Pasnak Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007, Україна https://orcid.org/0000-0002-8405-4625
  • Artur Renkas Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007, Україна https://orcid.org/0000-0002-5518-3508

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216625

Ключові слова:

пожежний відцентровий насос, корпус, оптимізаційна математична модель, надійність пожежних насосів

Анотація

Для визначення оптимальних масо-габаритних параметрів відцентрових пожежних насосів розроблено алгоритм розрахунку на міцність і надійність корпусів відцентрових пожежних насосів. Для цього розроблено метод визначення основних показників надійності, створено оптимізаційну математичну модель та побудовано алгоритм розв’язку оптимізаційної задачі з використанням методу Монте-Карло. При розробленні методу визначення основних показників надійності відцентрових пожежних насосів враховано силові та кінематичні параметри, економічний показник надійності та витрати на забезпечення надійності. Ці показники дозволяють встановлювати оптимальні витрати матеріалів на виготовлення конструктивних елементів відцентрових пожежних насосів, забезпечуючи їх міцність та надійність. При розробленні оптимізаційної математичної моделі у якості цільової функції застосовано мінімізацію маси насосу, а також використано різницевий критерій, що дозволяє врахувати економічний показник при виготовленні відцентрових пожежних насосів та знизити їх собівартість. Встановлено, що основним показником, який впливає на масу насосу та затрати на його виготовлення є товщини стінки корпусу насосу. На підставі розробленої оптимізаційної математичної моделі були побудовані блок-схеми алгоритмів для її розв’язування з використанням методу Монте-Карло. Результати розрахунків показали, що ширину корпусу насосу ПН-40 УВ можна зменшити у 1,18 від номінальної. Використання оптимізаційної математичної моделі в процесі проектування пожежних відцентрових насосів дає можливість зменшити масу насоса на 9–11 %, при цьому забезпечити високу надійність і зменшити витрати на його виготовлення на 10 %

Біографії авторів

Olena Vasiljeva, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра прикладної математики і механіки

Ivan Pasnak, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007

Кандидат технічних наук, доцент

Інститут пожежної та техногенної безпеки

Artur Renkas, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007

Кандидат технічних наук

Кафедра експлуатації транспортних засобів та пожежно-рятувальної техніки

Посилання

  1. Hulida, E., Pasnak, I., Vasilieva, O. (2017). Enhancing the reliability of the fire centrifugal pump PN-40UV. Vibratsiyi v tekhnitsi ta tekhnolohiyakh, 4, 48–53.
  2. Schmit, L. A. (1960). Structural design by systematic synthesis. 2nd Conference on Electronic Computation. Pittsburgh, 105–132.
  3. Shelofast, V. V. (2000). Osnovy proektirovaniya mashin. Moscow: Izd-vo APM, 472.
  4. Vasylieva, O. E. (2013). Vyznachennia rozmiriv konstruktyvnykh elementiv korpusiv reduktoriv pryvodiv pidiomno-transportnoho ustatkuvannia v zalezhnosti vid yikh napruzheno-deformovanoho stanu. Pidiomno-transportna tekhnika, 3, 108–121.
  5. Vasylieva, O. E. (2010). Bahatoparametrychnyi syntez konstruktyvnykh elementiv korpusiv tsylindrychnykh reduktoriv. Visnyk NTU «KhPI», 27, 38–44.
  6. Vasylieva, O. E. (2009). Syntez konstruktyvnykh elementiv korpusiv tsylindrychnoi zubchastoi peredachi. 9-yi Mizhnarodnyi sympozium ukrainskykh inzheneriv-mekhanikiv. Lviv, 13–15.
  7. Khaing, H., Lwin, Y. M., Lwin, Y. (2019). Design and Calculation of Centrifugal Pump (Impeller) For Water Pumping. International Journal of Science, Engineering and Technology Research, 8 (7), 321–324. Available at: http://ijsetr.org/wp-content/uploads/2019/07/IJSETR-VOL-8-ISSUE-7-321-324.pdf
  8. Cho, K. S., San, A. T., Thu, S. M. (2019). Design of Centrifugal Pump Volute-Type Casing. International Journal of Science and Engineering Applications, 8 (8), 325–330. doi: https://doi.org/10.7753/ijsea0808.1016
  9. Pavlenko, I., Trojanowska, J., Gusak, O., Ivanov, V., Pitel, J., Pavlenko, V. (2018). Estimation of the Reliability of Automatic Axial-balancing Devices for Multistage Centrifugal Pumps. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, 63 (1), 52–56. doi: https://doi.org/10.3311/ppme.12801
  10. Skrzypacz, J., Bieganowski, M. (2018). The influence of micro grooves on the parameters of the centrifugal pump impeller. International Journal of Mechanical Sciences, 144, 827–835. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2017.01.039
  11. Pourgol-Mohammad, M., Makarachi, P., Soleimani, M., Ahmadi, A. (2017). Reliability Enhancement of Centrifugal Pumps by Genetic Algorithm Optimization. International Journal of COMADEM, 20 (2), 23–30.
  12. Wang, C., Shi, W., Wang, X., Jiang, X., Yang, Y., Li, W., Zhou, L. (2017). Optimal design of multistage centrifugal pump based on the combined energy loss model and computational fluid dynamics. Applied Energy, 187, 10–26. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.11.046
  13. Pronikov, A. S. (1978). Nadezhnost' mashin. Moscow: Mashinostroenie, 592.
  14. Dziuba, L. F., Zyma, Yu. V., Liutyi, Ye. M. (2003). Osnovy nadiynosti mashyn. Lviv: Vyd-vo "Lohos", 204.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Vasiljeva, O., Pasnak, I., & Renkas, A. (2020). Розробка методу забезпечення надійності при зменшенні масово-габаритних характеристик пожежних відцентрових насосів шляхом оптимізації їх конструктивних елементів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(1 (108), 14–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216625

Номер

Том 6 № 1 (108) (2020): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Olena Vasiljeva, Ivan Pasnak, Artur Renkas

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.