Аннотация
Приведено описание конструкции привода холодильника МНЛЗ, представлены результаты анализа отказов гидро-привода, даны качественные оценки видов отказов, указаны причины отказов.
Повышение производительности сортовых машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) достигается увеличением скорости литья, числа ручьев, коэффициента использования МНЛЗ и скорости охлаж-дения заготовок. Охлаждение сортовых профилей выполняется на специальных машинах – холодильниках. В большинстве современных сортовых МНЛЗ используются холодильники с шагающими балками [1,2], в приводе которых применяют гидрогилиндры. Конструкция холодильника включает: неподвижные балки 1; подвижные балки 2, соединенные посередине форкопфом 3; гидроци-линдры вертикального перемещения 4 подвижных балок; гидроци-линдры горизонтального перемещения 5 подвижных балок. Крепление гидроцилиндров осуществляется при помощи кронштейнов имеющих резьбовые соединения с опорными и перемещаемыми поверхностями (рисунок 1). В исходной позиции заготовка 6 опирается на неподвижные балки 1. Для перемещения заготовки подвижные балки 2 последова-тельно совершают вертикальное, а затем горизонтальное перемещение. После опускания подвижных балок заготовка устанавливается на последующую позицию на неподвижных балках. Подвижные балки перемещаются вверх при помощи гидроцилиндров 4 и поднимают за-готовки выше уровня неподвижных балок 1. При помощи гидроци-линдров 5 происходит горизонтальное перемещаются подвижных ба-лок 2. Рабочий ход холодильника включает подъем и перемещение за-готовок. Холостой ход – опускание и возврат подвижных балок в ис-ходное положения для обеспечения дальнейшего продвижения заго-товок.
Рисунок 1. Схема холодильника МНЛЗ
ПВ конструкции холодильника фирмы DANIELI в качестве привода для подвижных балок используют 4 гидроцилиндра вертикального и 2 гидроцилиндра горизонтального перемещения, расположенные с левой и правой стороны холодильника относительно технологической линии МНЛЗ. Также в состав гидропривода входят гидростанция, аккумуляторы, трубопроводы, гидроаппаратура (распределители, дроссели, клапаны), фильтры. Основными требованиями к гидроприводу холодильника МНЛЗ являются синхронность и стабильность работы гидроцилиндров, по-этому анализ безотказности привода представляется актуальным. Анализ был выполнен на основании данных агрегатных журналов за 6-летний период и включал количественную и качественную оценки отказов.
На рисунке 2 представлена диаграмма изменения суммарного годового количества отказов холодильника в целом за период наблю-дения с распределением по временам года.
Рисунок 2 – Изменение количества отказов холодильника МНЛЗ
Из диаграммы видно, что на периоде наблюдения можно выде-лить три интервала, отличающихся количеством отказов. За первый год – минимальное количество отказов. Далее в течение трех лет на-блюдалось относительно постоянное годовое количество отказов. За последние два года отмечено резкое увеличение количества отказов. Такая тенденция подтверждает известную закономерность изменения интенсивности отказов машины как сложной системы, представляемую S-образной кривой и отражающую естественные процессы «старения» технических объектов и утраты ими работоспособности (рисунок 3).
Рисунок 3 – Типовая S-образная кривая изменения интенсивности отказов технического объекта
В течение года наибольшая доля отказов приходится на летний и осенний периоды, что возможно связано с снижением качества тех-нического обслуживания из-за отпусков персонала,
повышением на-грузок на оборудование вследствие увеличения производственной программы, ухудшением качества смазывания в результате увеличения среднесуточной температуры узлов трения.
В общем количестве отказов холодильника МНЛЗ доля, прихо-дящаяся на гидропривод, составляла от 30 до 60 % в разные годы. Изменение количества отказов гидропривода и распределение отказов по его элементам на периоде наблюдения приведено на рисунке 4.
Наибольшее количество отказов (29,7 %) связано с гидростан-цией и фильтрами (28 %). При этом отказы гидростанции стали воз-никать после двух первых лет эксплуатации холодильника с резким увеличением их количества, а неисправности фильтров имели место
на всем периоде наблюдения, но значительный рост их интенсивности произошел на 5 и 6 год. Такая же тенденция характерна для тру-бопроводов и гидроаккумуляторов, доля их отказов составила 15,3 и 11,9 % соответственно. Отказы гидроцилиндров горизонтального
перемещения происходили ежегодно и их доля составила 7,6%, а отказы гидроцилиндров вертикального перемещения (5,1%) стали возникать в течение последних двух лет. В этот же период отмечены отказы резьбовых соединений крепления гидроцилиндров (2,5%). В общем значительное увеличение количества отказов в гидроприводе произошло на 5 и 6 годы эксплуатации, как и для холодильника МНЛЗ
в целом.
Рисунок 4 – – Изменение количества отказов гидропривода в целом и его элементов: 1 – цилиндр горизонтального перемещения; 2 – цилиндр вертикального перемещения; 3 – трубопроводы; 4 – резьбовые соединения; 5 – гидростанция; 6 – аккумулятор; 7 – фильтр
Несмотря на то, что доля отказов гидроцилиндров, невелика, при анализе было выявило различие в их проявлении. На рисунке 5 приведено распределение отказов с учетом расположения гидроци-линдров. Гидроцилиндры вертикального и горизонтального перемещения, расположенные по правой стороне холодильника отказывали чаще. Возможно, это связано с температурным режимом работы холодиль-ника. Наибольшее количество отказов произошло в горячей зоне. Очевидно горячие заготовки, поступающие для охлаждения на холо-дильник, создают температурные нагрузки, способствующие интен-сификации развития отказов. Далее заготовки, охлаждаясь, попадают в зону низкой температуры и количество отказов сокращается.
Рисунок 5 – Распределение отказов гидроцилиндров вертикального (В) и горизонтального (Г) перемещения с учетом их расположения относительно технологической оси холодильника (цифра возле прямоугольника – количество отказов)
Проведенный анализ показал, что основными видами отказов элементов гидропривода являются: трещины трубопроводов, обрывы рукавов высокого давления, дефекты штуцеров, ослабление затяжки фланцевых соединений, износ и дефекты уплотнений, повреждение мембран аккумуляторов. Данные виды отказов проявляются в виде утечек, изменение количества которых показано на рисунке 6.
Рисунок 6 – Изменение количества утечек в гидроприводе
Как видно, в течение пяти лет количество утечек не изменялось и со-ставляло с среднем 23 в год. Такая ситуация, вероятнее всего, связана с перепадами давления рабочей жидкости в системе гидропривода, которые вызваны загрязнением фильтров и несвоевременной их за-меной. Перепады приводят к нарушению синхронности срабатывания гидроцилиндров и неравномерному распределению нагрузок на эле-менты холодильника и его привода. В частности на резьбовые соеди-нения крепления гидроцилиндров горизонтального перемещения к кронштейнам подвижных и неподвижных балок. Знакопеременное неравномерное многоцикловое нагружение способствует возникно-вению и постепенному развитию трещин в резьбовых соединениях, которые приводят к внезапным отказам с разрушением этих элементов. Такие отказы являются нежелательными, так как вызывают простои всей технологической линии. Постоянное появление данного вида отказа свидетельствует о несовершенстве конструкции холодильника МНЛЗ. Таким образом, проведенный анализ безотказности холодильника МНЛЗ, основанный на данных агрегатных журналов, позволил вы-явить характерные виды отказов гидропривода данной машины, по-лучить их количественные оценки и сформулировать возможные причины возникновения. Для детального изучения причинно-следственных связей и выработки рекомендаций по совершенствова-нию конструкции холодильника и разработки алгоритма диагности-рования его технического состояния планируется разработка имита-ционной модели машины, позволяющей воспроизводить движение машины, определять ее кинематические и силовые параметры, от-слеживать их изменение при возникновении различных неисправностей гидропривода.
Список использованной литературы
Список литературы:
- Бойко, Ю.П. Конструирование машин для металлургических процессов / Ю.П. Бойко, О.С. Ануфриенко, Н.Я. Подоляк. – Орск: ОГТИ (филиал ОГУ), 2007. – 261 с.
- Сидоров, В.А. Эксплуатация гидропривода металлургических машин / В.А. Сидоров, Е.В. Ошовская, С.А. Бедарев: Учеб. пособие. – Донецк: эл.ресурс, 2015. – 252 с.