|
|
|
|
РОСІЙСЬКА | |
АНГЛІЙСЬКА |
| Автобіографія | Електронна бібліотека | Перелік посилань | Звіт про пошук | FOREX |
|
Степанов Вадим Вікторович Донецький Національний Технічний Університет Спеціальність: «Механічне устаткування заводів чорної металургії» Тема випускної роботи магістра: «Теоретичне дослідження динамічних навантажень на ролик робочого рольганга при прокатці на блюмінгу» Керівник: к.т.н., доц. кафедри МОЗЧМ Руденко Владимир Іванович |
АВТОРЕФЕРАТ
СТАН ПИТАННЯ ТА АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ
Останнім часом значно зріс інтерес до проблем надійності машин, апаратів і приладів у різних галузях промисловості.
Виникнення проблеми надійності обумовлено постійним ускладненням технічних пристроїв, підвищенням продуктивності устаткування, зростанням потужності приводних двигунів. Проблема забезпечення високої надійності стає вирішальною умовою подальшого технічного прогресу в будь-якій галузі промисловості.
Актуальною є проблема підвищення надійності устаткування для металургійної промисловості.
Основні простої блюмінг виникають із-за низької надійності робочих рольганги. Особливо високий відсоток
простоїв робочих рольганги зареєстрований на Єнакіївському і Макіївському металургійних заводах. Тому об'єктом подальшого дослідження було обрано
робочий рольганг Єнакіївського заводу.
Забезпечення надійності устаткування є одним з головних завдань сучасної техніки. МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕНЬ
Робочі рольганги блюмінгу відносяться до тяжконавантаженим машинам повторно - короткочасного режиму
роботи. Вони встановлені в потоці блюмінгу, тому будь-які їх відмови призводять до простію цеху.
Метою магістерської роботи є дослідження силової взаємодії роликів робочого рольгангу зі злитками в процесі прокатки; вивчення законів відмов основних елементів рольгангу (роликів, підшипників та кріпильних елементів кришок підшипників) і розробка рекомендацій, спрямованих на підвищення експлуатаційної надійності цих деталей.
1.Визначення показників експлуатаційної надійності основних елементів робочого рольганги (роликів, підшипників та кріпильних елементів кришок підшипників) на підставі статистичних даних про його експлуатацію.
2.Виконання експериментальних досліджень з визначення прогинів ролика робочого рольганги при взаємодії злитка з роликом при прокатці і методика проведення таких досліджень. 3.Визначення фіктивної сили удару при взаємодії злитка з роликом при прокатці на блюмінгу. ПЛАНОВАНИЙ ПРАКТИЧНИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Визначення та аналіз показників експлуатаційної надійності (безвідмовності та ремонтопридатністі) основних
елементів робочого рольгангу на підставі статистичних даних про його експлуатацію; виконання експериментальних досліджень з
визначення прогинів ролика робочого рольгангу при взаємодії злитка з роликом при прокатці та розробка методики проведення таких досліджень;
визначення фіктивної сили удару при взаємодії злитка з роликом - все це, загалом, дозволить підвищити ефективність від його експлуатації в умовах
виробництва.
НАУКОВА НОВИЗНА 1. Виявлено і вивчені фактори, що обумовлюють безвідмовність та ремонтопридатність основних елементів робочого рольгангу.
2. Визначені експериментально прогини ролика робочого рольгангу при взаємодії злитка з роликом при прокатці і описана методика проведення таких досліджень.
3. Отримані прогини роликів дозволили визначити дійсне навантаження на ролик (силу удару).
4. Визначена фіктивна сила удару при взаємодії злитка з роликом при прокатці на блюмінгу.
5. Врахування отриманої фіктивної сили удару в подальшому, при удосконаленні конструкції вузла ролика робочого рольгангу. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Вперше це питання було поставлено і вирішено в роботах А.І. Целікова і А. А. Корольова [1,2,3,4]. А. І. Цілком показав, що вирішальним для міцності роликів є динамічні зусилля при кантовках або при падінні злитка на ролики після виходу його з кліті. Що виникають при цьому навантаження замінюються фіктивної силою, яка визначається з умови перетворення кінетичної енергії падаючою смуги в потенційну енергію деформації ролика та його опор.
У своїх роботах Корольов А. А. визначав коефіцієнт динамічності для різних конструкцій роликів:
1. Для ролика постійного перерізу на жорстких опорах.
2. Для ролика змінного перерізу на жорстких опорах.
3. Для ролика змінного перерізу на підпружинені опорах.
В роботі [5] визначення сили удару металу о ролики робочих рольгангів виконується на основі висновків пластичної деформації. З точки зору пластичної механіки можна прийняти, що який би не був характер удару металу при його падінні на ролик рольгангу, сила удару не може перевершити тієї величини, яку може витримати метал при даному його пластичному стані. Наводиться визначення сили удару злитка о ролики для двох випадків:
1. При паралельному падінні металу на ролики.
2. При кантовці злитка на роликах робочого рольгангу.
У роботі Ф. К. Иванченко [6] наведені різні види і схеми рольгангів, описані режими роботи робочих рольгангів, наведені розрахунки на міцність елементів робочих рольгангів для кожного з режимів.
В роботі [7] описана технологія виробництва блюмів і слябів.
Питання, пов'язані з теорією пластичності в прокатці розглянуті в роботах Томленова А.Д. [8] і Броумана М.Я [9].
Питання, пов'язані з теорією експлуатаційної надійності металургійного обладнання розглянуті в роботі Седуша В. Я. [10] і в авторефераті магістра ДонНТУ Тихоновича Дениса Юрійовича [11].
ОСНОВНА ЧАСТИНА Показники експлуатаційної надійності
Надійність - властивість об'єкта зберігати в часі і у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати задані функції в заданих умовах і режимах експлуатації, технічного обслуговування та ремонту, зберігання та транспортування.
З точки зору теорії надійності робочі рольганги відносяться до відновлюваних виробам тривалого використання з послідовним з'єднанням елементів, тобто відмова будь-якого вузла викликає відмову робочого рольгангу.
Експлуатаційна надійність таких виробів оцінюється показниками безвідмовності та ремонтопридатністі.
В якості основних показників безвідмовності прийняті ймовірність безвідмовної роботи, середнє напрацювання на відмову, інтенсивність і частота відмов.
Ремонтопридатність основних елементів робочих рольгангів оцінювалася середнім часом відновлення, ймовірністю, інтенсивністю і частотою відновлення.
Одним з важливих термінів у теорії надійності є відмова. Відмова - це подія, що відповідає переходу з працездатного стану в непрацездатне.
Для вивчення експлуатаційної надійності деталей і вузлів робочих рольгангів використані статистичні дані з диспетчерських і агрегатних журналів, відомостей дефектів, бухгалтерських документів Єнакіївського металургійного заводу за період 1966-1972 роки. За відмову прийнята будь-яка позапланова зупинка робочих рольгангів.
Визначення виду закону відмов основних елементів робочого рольгангу та методика розрахунку показників експлуатаційної надійності
Однією з основних задач при дослідженні експлуатаційної надійності робочих рольгангів є визначення закону розподілу відмов. Вигляд і параметри закону розподілу відмов для основних елементів робочого рольгангу Єнакіївського металургійного заводу були отримані в автоматизованому режимі за допомогою програми Microsoft Office Excel ZAKON_PR, підготовленої кафедрою МОЗЧМ. Всі отримані дані для 3-х деталей були занесені в таблицю 1. Таблиця 1 - Вигляд і параметри закону розподілу відмов для основних елементів робочого рольгангу
Аналіз варіаційних рядів показує, що відмови основних деталей робочого рольгангу описуються законом Вейбулла.
Для закону Вейбулла:
-середнє напрацювання на відмову - у таблиці 2 наведено середні напрацювання на відмову T 3-х основних елементів робочих рольгангів;
Таблиця 2 - Середні значення напрацювання на відмову основних елементів робочих рольгангів
-ймовірність безвідмовної роботи - на рисунку 1 наведена залежність P (t) для 3-х основних деталей робочих рольгангів;
Рисунок 1 - Графік функції P (t) для: а) роликів; б) підшипників роликів; в) болтів кріплення кришок підшипників роликів
-інтенсивність відмов - на рисунку 2 наведена залежність для 3-х основних деталей робочих рольгангів;
Рисунок 2 - Графік функції інтенсивності відмов для: а) роликів; б) підшипників роликів; в) болтів кріплення підшипників роликів
-щільність розподілу ймовірності відмов - на рисунку 3 приведена залежність f (t) для 3-х основних деталей робочих рольгангів;
Рисунок 3 - Графік функції f (t) для: а) роликів; б) підшипників роликів; в) болтів кріплення підшипників роликів
З аналізу показників надійності видно, що середнє напрацювання на відмову T (табл.2) та ймовірність безвідмовної роботи P (t) (рис.1) для 3-х досліджуваних деталей робочого рольгангу дуже низька.
Розрахунок показників ремонтопридатністі
Вигляд і параметри закону відновлення для роликів робочого рольгангу Єнакіївського металургійного заводу були отримані в автоматизованому режимі за допомогою програми Microsoft Office Excel ZAKON_PR, підготовленої кафедрою МОЗЧМ.
Аналіз розподілу кількості відновлень на інтервалі показує, що відновлення роликів робочого рольгангу описуються законом Вейбулла. Параметри закону: a = 64,39; b = 3,29.
Відновлення для підшипників роликів і болтів кріплення кришок підшипників роликів не передбачено, тому що ці елементи робочого рольгангу підлягають заміні на нові при відмові їх у процесі експлуатації рольгангу. Виняток становять болти кріплення кришок, при експлуатації робочого рольгангу може відбутися ослаблення болтового з'єднання (крім зриву болта), для цього передбачається операція затяжки.
Для закону Вейбулла:
-середній час відновлення - t = 57,75 хв;
-ймовірність відновлення - на рисунку 4 наведена залежність Pв (t) для роликів робочих рольгангів;
Рисунок 4 - Графік функції Pв (t) для роликів
-інтенсивність відновлення - на рисунку 5 наведена залежність М (t) для роликів робочих рольгангів;
Рисунок 5 - Графік функції M (t) для роликів
-функція щільності відновлення - на рисунку 6 наведена залежність f (t) для роликів робочих рольгангів;
Рисунок 6 - Графік функції f (t) для роликів.
Аналізуючи показники безвідмовності та ремонтопридатністі приходимо до висновку, що низькє напрацювання на відмову розглянутих основних елементів робочих рольгангів і значний час відновлення свідчить про незадовільне конструктивне виконання цих деталей, які знижують загальну надійність робочих рольгангів. З метою з'ясування причин низької надійності проведені експериментальні дослідження з визначення дійсних навантажень на ролик робочого рольгангу при прокатці.
На рисунку 7 представлена анімація подачі злитка до прокатної кліті, захоплення металу валками і вихід прокатаного злитка на робочий рольганг (розмір файлу - 150 КБ; розміри рисунка 330 * 110 пікселів; 21 кадр; 100 циклів).
Рисунок 7 - Анімація подачі злитка до прокатної кліті, захоплення металу валками і вихід прокатаного злитка на робочий рольганг.
ВИСНОВКИ
В ході виконання магістерської роботи була реалізована її мета і вирішені поставлені задачі дослідження, такі як:
1. Визначені і проаналізовані показники експлуатаційної надійності (безвідмовності та ремонтопридатністі) основних елементів робочого рольгангу (роликів, підшипників та кріпильних елементів кришок підшипників) на підставі статистичних даних про його експлуатацію.
2. Виконані експериментальні дослідження з визначення прогинів ролика робочого рольгангу при взаємодії злитка з роликом при прокатці і описана методика проведення таких досліджень.
3. Визначена фіктивна сила удару при взаємодії злитка з роликом при прокатці на блюмінгу.
На сьогоднішній день з трьох задач, які мені необхідно вирішити у своїй магістерської роботі, була вирішена лише одна з них, решта задач знаходяться в процесі вирішення. До грудня 2009 року я розраховую вирішити їх у повному обсязі.
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 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.
Автобіографія
Електронна бібліотека
Перелік посилань
Звіт про пошук
FOREX