|
|
|
|
УКРАИНСКИЙ | |
АНГЛИЙСКИЙ |
| Автобиография | Электронная библиотека | Перечень ссылок | Отчет о поиске | Валютный рынок FOREX |
|
Степанов Вадим Викторович Донецкий Национальный Технический Университет Специальность: «Механическое оборудование заводов черной металлургии» Тема выпускной работы магистра: «Теоретическое исследование динамических нагрузок на ролик рабочего рольганга при прокатке на блюминге» Руководитель: к. т. н., доц. кафедры МОЗЧМ Руденко Владимир Иванович |
АВТОРЕФЕРАТ
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
В последнее время значительно возрос интерес к проблемам надёжности машин, аппаратов и приборов в различных отраслях промышленности.
Возникновение проблемы надёжности обусловлено постоянным усложнением технических устройств, повышением производительности оборудования, ростом мощности приводных двигателей. Проблема обеспечения высокой надёжности становится решающим условием дальнейшего технического прогресса в любой отрасли промышленности.
Актуальной является проблема повышения надёжности оборудования для металлургической промышленности.
Основные простои блюмингов возникают из-за низкой надёжности рабочих рольгангов. Особенно высокий процент простоев рабочих рольгангов зарегистрирован на Енакиевском и Макеевском металлургических заводах. Поэтому объектом дальнейшего исследования был выбран рабочий рольганг Енакиевского завода.
Обеспечение надёжности оборудования является одной из главных задач современной техники. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рабочие рольганги блюмингов относятся к тяжелонагруженным машинам повторно – кратковременного режима работы. Они установлены в потоке блюминга, поэтому любые их отказы приводят к простоям цеха.
Целью магистерской работы является исследование силового взаимодействия роликов рабочего рольганга со слитком в процессе прокатки; изучение законов отказов основных элементов рольганга (роликов, подшипников и крепёжных элементов крышек подшипников) и разработка рекомендаций, направленных на повышение эксплуатационной надёжности этих деталей.
1.Определение показателей эксплуатационной надёжности основных элементов рабочего рольганга (роликов, подшипников и крепёжных элементов крышек подшипников) на основании статистических данных о его эксплуатации. 2.Выполнение экспериментальных исследований по определению прогибов ролика рабочего рольганга при взаимодействии слитка с роликом во время прокатки и методика проведения таких исследований. 3.Определение фиктивной силы удара при взаимодействии слитка с роликом во время прокатки на блюминге. ПЛАНИРУЕМЫЙ ПРАКТИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Определение и анализ показателей эксплуатационной надёжности (безотказности и ремонтопригодности) основных элементов рабочего рольганга обжимного стана на основании статистических данных о его эксплуатации; выполнение экспериментальных исследований по определению прогибов ролика рабочего рольганга при взаимодействии слитка с роликом во время прокатки и разработка методики проведения таких исследований; определение фиктивной силы удара при взаимодействии слитка с роликом – всё это, в общем, позволит повысить эффективность от его эксплуатации в условиях производства.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА 1. Выявлены и изучены факторы, обуславливающие безотказность и ремонтопригодность основных элементов рабочего рольганга.
2. Определены экспериментально прогибы ролика рабочего рольганга при взаимодействии слитка с роликом во время прокатки и описана методика проведения таких исследований.
3. Полученные прогибы роликов позволили определить действительную нагрузку на ролик (силу удара).
4. Определена фиктивная сила удара при взаимодействии слитка с роликом во время прокатки на блюминге.
5. Учёт полученной фиктивной силы удара в дальнейшем, при усовершенствовании конструкции узла ролика рабочего рольганга. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Впервые этот вопрос был поставлен и решён в работах А.И. Целикова и А. А. Королёва [1,2,3,4]. А. И. Целиков показал, что решающим для прочности роликов являются динамические усилия при кантовках или при падении слитка на ролики после выхода его из клети. Возникающие при этом нагрузки заменяются фиктивной силой, которая определяется из условия преобразования кинетической энергии падающей полосы в потенциальную энергию деформации ролика и его опор.
В своих работах Королёв А. А. определял коэффициент динамичности для разных конструкций роликов:
1. Для ролика постоянного сечения на жёстких опорах.
2. Для ролика переменного сечения на жёстких опорах.
3. Для ролика переменного сечения на подпружиненных опорах.
В работе [5] определение силы удара металла о ролики рабочих рольгангов выполняется на основе выводов пластической деформации. С точки зрения пластической механики можно принять, что каков бы ни был характер удара металла при его падении на ролик рольганга, сила удара не может превзойти той величины, которую может выдержать металл при данном его пластическом состоянии. Приводится определение силы удара слитка о ролики для двух случаев:
1. При параллельном падении металла на ролики.
2. При кантовке слитка на роликах рабочего рольганга.
В работе Ф. К. Иванченко [6] приведены различные виды и схемы рольгангов, описаны режимы работы рабочих рольгангов, приведены прочностные расчёты элементов рабочих рольгангов для каждого из режимов.
В работе [7] описана технология производства блюмов и слябов в обжимном цехе.
Вопросы, связанные с теорией пластичности в прокатке рассмотрены в работах Томленова А.Д. [8] и Броумана М.Я [9].
Вопросы, связанные с теорией эксплуатационной надёжности металлургического оборудования рассмотрены в работе Седуша В. Я. [10] и в автореферате магистра ДонНТУ Тихоновича Дениса Юрьевича [11].
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Показатели эксплуатационной надёжности
Надёжность – свойство объекта сохранять во времени и в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции в заданных условиях и режимах эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, хранения и транспортирования.
С точки зрения теории надёжности рабочие рольганги относятся к восстанавливаемым изделиям длительного использования с последовательным соединением элементов, то есть отказ любого узла вызывает отказ рабочего рольганга.
Эксплуатационная надёжность таких изделий оценивается показателями безотказности и ремонтопригодности.
В качестве основных показателей безотказности приняты вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, интенсивность и частота отказов.
Ремонтопригодность основных элементов рабочих рольгангов оценивалась средним временем восстановления, вероятностью, интенсивностью и частотой восстановления.
Одним из важных терминов в теории надёжности является отказ. Отказ - это событие, соответствующее переходу из работоспособного состояния в неработоспособное.
Для изучения эксплуатационной надёжности деталей и узлов рабочих рольгангов использованы статистические данные из диспетчерских и агрегатных журналов, ведомостей дефектов, бухгалтерских документов обжимного цеха Енакиевского металлургического завода за период 1966-1972 годы. За отказ принята любая внеплановая остановка рабочих рольгангов.
Определение вида закона отказов основных элементов рабочего рольганга и методика расчёта показателей эксплуатационной надёжности
Одной из основных задач при исследовании эксплуатационной надёжности рабочих рольгангов является определение закона распределения отказов. Вид и параметры закона распределения отказов для основных элементов рабочего рольганга Енакиевского металлургического завода были получены в автоматизированном режиме с помощью приложения Microsoft Office Excel ZAKON_PR, подготовленной кафедрой МОЗЧМ. Все полученные данные для 3-х деталей были занесены в таблицу 1. Таблица 1 – Вид и параметры закона распределения отказов для основных элементов рабочего рольганга
Анализ вариационных рядов показывает, что отказы основных деталей рабочего рольганга (ролики, вкладыши роликов и болты крепления крышек подшипников роликов) описываются законом Вейбулла.
Для закона Вейбулла:
-средняя наработка на отказ - в таблице 2 приведены средние наработки на отказ T 3-х основных элементов рабочих рольгангов;
Таблица 2 – Средние значения наработки на отказ основных элементов рабочих рольгангов
-вероятность безотказной работы - на рисунке 1 приведена зависимость P(t) для 3-х основных деталей рабочих рольгангов;
Рисунок 1 – График функции P(t) для: а) роликов; б) вкладышей роликов; в) болтов крепления подшипников роликов
-интенсивность отказов - на рисунке 2 приведена зависимость для 3-х основных деталей рабочих рольгангов;
Рисунок 2 – График функции интенсивности отказов для: а) роликов; б) вкладышей роликов; в) болтов крепления подшипников роликов
-плотность распределения вероятности отказов - на рисунке 3 приведена зависимость f(t) для 3-х основных деталей рабочих рольгангов;
Рисунок 3 – График функции f(t) для: а) роликов; б) вкладышей роликов; в) болтов крепления подшипников роликов
Из анализа показателей надёжности видно, что средняя наработка на отказ T (табл.2) и вероятность безотказной работы P(t) (рис.1) для 3-х исследуемых деталей рабочего рольганга очень низкая.
Расчёт показателей ремонтопригодности
Вид и параметры закона восстановления для роликов рабочего рольганга Енакиевского металлургического завода были получены в автоматизированном режиме с помощью приложения Microsoft Office Excel ZAKON_PR, подготовленной кафедрой МОЗЧМ.
Анализ распределения количества восстановлений на интервале показывает, что восстановления роликов рабочего рольганга описываются законом Вейбулла. Параметры закона: a=64,39; b=3,29.
Восстановление для вкладышей роликов и болтов крепления крышек подшипников роликов не предусмотрено, т.к. эти элементы рабочего рольганга подлежат замене на новые при отказе их в процессе эксплуатации рольганга. Исключение составляет болты крепления крышек, при эксплуатации рабочего рольганга может произойти ослабление болтового соединения (кроме обрыва болта), для этого предусматривается операция затяжки.
Для закона Вейбулла:
-среднее время восстановления - t=57,75 мин;
-вероятность восстановления - на рисунке 4 приведена зависимость Pв(t) для роликов рабочих рольгангов;
Рисунок 4 – График функции Pв(t) для роликов
-интенсивность восстановления - на рисунке 5 приведена зависимость М(t) для роликов рабочих рольгангов;
Рисунок 5 – График функции M(t) для роликов
-функция плотности восстановления - на рисунке 6 приведена зависимость f(t) для роликов рабочих рольгангов;
Рисунок 6 – График функции f(t) для роликов.
Анализируя показатели безотказности и ремонтопригодности приходим к выводу, что низкая наработка на отказ рассматриваемых основных элементов рабочих рольгангов и значительное время восстановления свидетельствует о неудовлетворительном конструктивном исполнении этих деталей, снижающих общую надёжность рабочих рольгангов. С целью выяснения причин низкой надёжности проведены экспериментальные исследования по определению действительных нагрузок на ролик рабочего рольганга в процессе прокатки.
На рисунке 7 представлена анимация подачи слитка к прокатной клети подводящим рольгангом, захват металла валками и выход прокатанного слитка на рабочий рольганг (размер файла – 150 КБ; размеры рисунка 400*45 пикселей; 17 кадров; 100 циклов).
Рисунок 7 – Анимация подачи слитка к прокатной клети подводящим рольгангом, захват металла валками и выход прокатанного слитка на рабочий рольганг.
ВЫВОДЫ
В ходе выполнения магистерской работы была реализована ее цель и решены поставленные задачи исследования, такие как:
1. Определены и проанализированы показатели эксплуатационной надёжности (безотказности и ремонтопригодности) основных элементов рабочего рольганга (роликов, подшипников и крепёжных элементов крышек подшипников) на основании статистических данных о его эксплуатации.
2. Выполнены экспериментальные исследования по определению прогибов ролика рабочего рольганга при взаимодействии слитка с роликом во время прокатки и описана методика проведения таких исследований.
3. Определена фиктивная сила удара при взаимодействии слитка с роликом во время прокатки на блюминге.
На сегодняшний день из трёх задач, которые мне необходимо решить в своей магистерской работе,
была решена лишь одна из них, остальные две задачи находятся в процессе решения. До декабря 2009 года я рассчитываю решить их в полном объёме.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. – М.: Металлургия, 1988. – 576 с.
Автобиография
Электронная библиотека
Перечень ссылок
Отчет о поиске
Валютный рынок FOREX