Шовкопляс М. В. Підвищення ресурсу роботи циліндро-поршневої пари бурових насосів

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0825U003662

Облікова картка дисертації

0825U003662.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 131 - Прикладна механіка

16-10-2025

Спеціалізована вчена рада

PhD 10867

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Анотація

Шовкопляс М.В. Підвищення ресурсу роботи циліндро-поршневої пари бурових насосів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 131 – Прикладна механіка (13 – Механічна інженерія) – Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, 2025. Дисертаційна робота виконана на кафедрі комп’ютеризованого машинобудування Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. Мета дисертаційної роботи – розробити технологію комбінованого зміцнення, забезпечення точності та якості виготовлення або відновлення робочих поверхонь змінних деталей поршневих насосів двосторонньої дії задля підвищення ресурсу їх роботи. У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, відображено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, приведено відомості про апробацію, публікації, структуру і обсяг дисертації. У першому розділі проаналізовано роботу деталей поршневих насосів та обґрунтовано метод підвищення їх довговічності через твердість, точність, шорсткість і вирівнювання електрохімічних неоднорідностей. У другому розділі створено інженерну модель штока бурового насоса під нештатним навантаженням через знос чи похибки. Проаналізовано додаткові сили та напруження, запропоновано модель ділянки зі змінними властивостями, верифіковану FEM. Результати використані для вибору режимів випробувань і оцінки допустимих напружень у хромових покриттях. У третьому розділі обрано матеріали та обладнання й розроблено комбінований процес зміцнення сталевих деталей: поверхневе гартування, формування «білого шару» і нанесення хромового покриття в проточному електроліті. Модернізовано установку та комірки, описано методики оцінки шорсткості, мікротвердості, зчеплення, залишкових напружень, проникнення водню та мікроструктури, запропоновано електрохімічні вимірювання допустимих напружень. У четвертому розділі досліджено вплив параметрів електрохімічного хромування на шорсткість, мікротвердість і знос покриття. Проведено електрохімічні та мікроскопічні дослідження, вивчено алмазне шліфування. Результати підтвердили високу корозійну стійкість і надійність хромового покриття під навантаженням. У п’ятому розділі наведено практичне застосування результатів: розроблено методику розрахунку припусків для шліфування деталей із хромовим покриттям, аналітичну модель нарізного з’єднання та автоматизовану систему очищення електроліту. Впровадження технології підвищило ресурс деталей у 1,6 раза та знизило витрати на ремонт. У висновках наведено основні результати дисертаційної роботи при розв’язанні поставлених завдань. У дисертації застосовано системний підхід до вивчення зношування деталей двостороннього поршневого насоса та розроблено комбінований метод зміцнення сталі: поверхневе гартування, фрикційна обробка та електрохімічне хромування. Розроблено багатофакторні моделі мікротвердості, зношування та шорсткості, встановлено вплив режимів шліфування на поверхню та досліджено напружено-деформований стан штока для забезпечення його надійності. Практичне значення: розроблено технологію комбінованого зміцнення сталевих деталей і алмазного шліфування для підвищення якості поверхонь; результати впроваджено у виробництво та навчання ІФНТУНГ.

Читати повністю

Публікації

1. Роп'як Л. Я., Величкович А. С., Витвицький В. С., Шовкопляс М. В. Розділ 8. Дослідження впливу похибок виготовлення, складання та зношування на кінематико-силові параметри насоса для визначення режимів випробовування зміцнених деталей. Проблеми безпечної експлуатації компресорного та насосного обладнання в сучасній промисловості: колективна монографія / за ред. В. Б. Тарельника, Є. В. Коноплянченка. Суми: ФОП Литовчено Є. Б., 2020. 410 с. ISBN 978-966-97721-8-30.

2. Ropyak L. Ya., Shovkoplias M. V., Vytvytskyi V. S. Determination of machinig allowance for parts with chrome coatings. Вісник Черкаського державного технологічного університету. 2021. № 2. С. 117–127. DOI: https://doi.org/10.24025/2306-4412.2.2021.242339.

3. Роп’як Л. Я., Шовкопляс М. В., Витвицький В. С., Стрілецький Ю. Й. Вплив технологічних параметрів процесу електрохімічного хромування на експлуатаційні властивості покриттів. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Механізація та автоматизація виробничих процесів. 2021. № 3 (45). С. 48–56. DOI: https://doi.org/10.32845/msnau.2021.3.7.

4. Посувайло В. М., Шовкопляс М. В., Малінін В. Ю., Романів М. М. Порівняння методів поверхневого зміцнення деталей машин покриттями. Вісник Черкаського державного технологічного університету. 2021. Вип. 4. С. 83–97. DOI: https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2021.253298.

5. Bazaluk O., Dubei O., Ropyak L., Shovkoplias M., Pryhorovska T., Lozynskyi V. Strategy of compatible use of jet and plunger pump with chrome parts in oil well. Energies. 2022. Vol. 15, no. 1. Art. 83. (Scopus, WoS, Q1). DOI: https://doi.org/10.3390/en15010083.

6. Dubei O. Ya., Tutko T. F., Ropyak L. Ya., Shovkoplias M. V. Development of Analytical Model of Threaded Connection of Tubular Parts of Chrome-Plated Metal Structures. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2022. Vol. 44, no. 2. P. 251–272. (Scopus, Q3). DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.44.02.0251.

7. Роп’як Л. Я., Николайчук М. Я., Шовкопляс М. В., Витвицький В. С., Романів М. М., Білінський В. М. Автоматизована установка для очищення гальванічних відходів. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Механізація та автоматизація виробничих процесів. 2022. № 2 (44). С. 70–80. DOI: https://doi.org/10.32845/msnau.2021.2.15.

8. Величкович А. С., Шовкопляс М. В., Витвицький В. С., Роп’як Л. Я. Аналіз напруженого стану штока поршневого насоса із функціональним покриттям при геометричних дефектах системи «крейцкопф – напрямні». Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2025. № 1 (58). С. 15–24. DOI: https://doi.org/10.31471/1993-9965-2024-1(57)-44-51

9. Пат. на корисну модель № 106084. Україна, МПК (2016.01) G01B 5/14. Пристрій для контролю биття бурового долота / Т.О. Пригоровська, Л.Я. Роп’як, О.В. Рогаль, М.В. Шовкопляс. – № u201804522 ; заявл. 24.04.2018 ; опубл. 27.08.2018, Бюл. № 16. https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/670928/

10. Пат. на корисну модель № 129444. Україна, МПК (2016.01) E21B 10/00, E21B 12/00, G01B 5/14. Пристрій для контролю бурового долота / Т.О. Пригоровська, Л.Я. Роп’як, О.В. Рогаль, М.В. Шовкопляс. – № u201805867; заявл. 25.05.2018; опубл. 25.10.2018, Бюл. № 20. https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/240424/

11. Пат. на винахід № 123124. Україна, МПК (2021.02) B01D50/00; B04C9/00; B01D24/46; B01D29/62. Циклон-фільтр для очищення газів або рідин / Л.Я. Роп’як, О.С. Малишевська, М.В. Маковійчук, Т.О. Пригоровська, А.С. Величкович, М.В. Шовкопляс. – № a201909830; заявл. 16.09.2019; опубл. 17.02.2021, Бюл. № 7. https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1477700/

12. Патент на винахід № 126018 Україна, МПК (2006.01) G01N 3/56. Спосіб дослідження процесів трибокрекінгу під час фрикційної взаємодії в металополімерних парах тертя та пристрій для його здійснення / О.І. Вольченко; Д.О. Вольченко, М. Й. Бурда, Л.Я. Роп'як, Д.Ю. Журавльов, В.С. Витвицький, М.В. Шовкопляс; заявник і власник Івано-Франківський націонал. техн. ун-т нафти і газу. – № a201809783; заявл. 01.10.2018; опубл. 03.08.2022, Бюл. № 31. https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1700648/

13. Свiдоцтво про реєстрацiю авторського права на твiр № 111299. Комп'ютерна програма «Визначення еквівалентних напружень у вкритій хромовим покривом ділянці штока бурового насоса в умовах нештатного кінематичного навантаження» Роп’як Л. Я., Величкович А. С., Витвицький В. С., Шовкопляс М. В., Дубей О. Я., Тутко Т. Ф.Дата реєстрацiї: 25.01.2022. https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1695294/

14. Кустов В. В., Витвицький В. С., Шовкопляс М. В. Оптимізація режимів різання під час токарної обробки деталей з покриттям. Графічна освіта у закладах вищої освіти: стан та перспективи : зб. тез доп. наук.-практ. семінару, Івано-Франківськ, 19–21 верес. 2018 р. Івано-Франківськ, 2018. С. 104–105.

15. Ropyak L. Y., Velychkovych A. S., Vytvytskyi V. S., Shovkoplias M. V. Analytical study of “crosshead – slide rail” wear effect on pump rod stress state. 16th International Scientific and Engineering Conference “Hermetic Sealing, Vibration Reliability and Ecological Safety of Pump and Compressor Machinery” (HERVICON+PUMPS 2020), 8–11 верес. 2020 р., Суми, Україна. Journal of Physics: Conference Series. 2021. Т. 1741, № 1. № 012039. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1741/1/012039

16. Ropyak L. Y., Vytvytskyi V. S., Velychkovych A. S., Pryhorovska T. O., Shovkoplias M. V. Study on grinding mode effect on external conical thread quality. 11th International Conference on Advanced Manufacturing Technologies (ICAMaT 2020), 29–30 жовт. 2020 р. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Т. 1018, № 1. № 012014. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1018/1/012014

17. Барц К., Роп’як Л. Я., Стрілецький Ю. Й., Шовкопляс М. В. Автоматизована система контролю технологічних параметрів процесу електрохімічного хромування. Датчики, прилади та системи – 2021: зб. тез ІХ Міжнар. наук.-техн. конф., с. Лазурне, Херсон. обл., 20–24 верес. 2021 р. Черкаси, 2021. С. 22–23. URL:https://er.chdtu.edu.ua/bitstream/ChSTU/3355/1/Збірник%20матеріалів%20МНТК%20ДПС-2021.pdf

18. Роп’як Л. Я., Романів М. М., Шовкопляс М. В., Малінін В. Ю., Здерко О. Р. Моделювання потоку електроліту в електрохімічній комірці для нанесення покриттів. Прогресивні технології у машинобудуванні (РТМЕ–2022): зб. наук. пр. Х Міжнар. наук.-техн. конф., Івано-Франківськ – Яремче, 1–5 лют. 2022 р. Івано-Франківськ – Яремче, 2022. С. 127–129. URL:https://drive.google.com/file/d/1Fw5epmBruamKZjUg-1KvhlOSOugU_6Vj/view

19. Роп’як Л. Я., Шовкопляс М. В. Дослідження процесу алмазного шліфування хромових покриттів. Процеси механічної обробки, верстати та інструмент: зб. наук. пр. ХІІ Всеукр. наук.-техн. конф. з міжнар. участю, Житомир, 9–10 листоп. 2023 р. Житомир, 2023. С.131–132. URL: https://conf.ztu.edu.ua/wp-content/uploads/2023/12/povnyj-tekst-1.pdf

20. Шовкопляс М. В., Роп’як Л. Я. Дослідження трибологічних властивостей хромових покриттів. Молодь в авіації: нові рішення та перспективні технології: тези доп. Всеукр. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів і молодих учених з міжнар. участю, присвяченої 125-річчю Нац. ун-ту «Запоріз. політехніка», 21–22 листоп. 2024 р., Запоріжжя / Нац. ун-т «Запоріз. політехніка». Запоріжжя, 2024. С. 103–105.

Читати повністю

Файли

autoreferat-АНОТАЦІЯ - Дис- Шовкопляс.docx

Дис- Шовкопляс v27.pdf

Схожі дисертації

0826U000631

Воробйов Олексій Миколайович

Моделювання конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик механічних дискових ґрунтообробних знарядь з перспективою роботизації

0826U000628

Душенко Олександр Сергійович

Обґрунтування параметрів кавітаційно-магнітного обладнання для водопідготовки котелень

0826U000587

Гороховський Віктор Олександрович

Обґрунтування масових, кінематичних та динамічних характеристик критичних параметрів складних рухомих об’єктів.

0826U000475

Стібайло Олег Юрійович

Технологічне забезпечення виготовлення гвинтових елементів сільськогосподарської техніки

0825U004349

Олішевська Софія Олегівна

Стійкість природніх ґрунтових схилів в умовах кліматичних і техногенних впливів