Введение к работе
Актуальность работы. Маломерные прямоугольные пластины, полученные путём резки листов, используются в строительстве при производстве железобетонных и металлических конструкций, в машиностроении. Процесс получения маломерных прямоугольных пластин входит также в состав технологического процесса производства некоторых цветных металлов. Например, никеля, который поставляется потребителям в виде маломерных пластин, размером от 25х25 мм до 100х100 мм, что повышает его потребительские качества. Получают эти пластины путём резки листов катодного никеля размером 985х885х(4…12) мм.
Учитывая сравнительно большой объём производства в данной работе, в основном, рассматриваются вопросы, связанные с повышением эффективности производства маломерных пластин из листов катодного никеля.
Процесс получения маломерных пластин на современных линиях включает две раздельные операции: продольная резка листов на узкие полосы и последующая поперечная резка этих полос на пластины. На этих линиях используются два последовательно установленных блока режущего оборудования и большой состав вспомогательного оборудования для увязки их совместной работы. В итоге, они занимают значительные площади; затруднена автоматизация процесса.
Перспективным для получения маломерных пластин является использование принципа однооперационной резки, при котором продольная и поперечная резка листов осуществляется одновременно в одном режущем блоке (однооперационный блок резки). Линии резки, созданные на базе однооперационных блоков будут иметь меньший состав оборудования, будут более компактными и производительными.
Для внедрения принципа однооперационной резки в производственную практику необходимо разработать рациональные, технологичные конструкции однооперационных блоков резки и разработать методы расчета их параметров. Работа, направленная на решение этих задач, является весьма актуальной.
Цель работы – совершенствование процесса и оборудования для резки штучных листов на маломерные пластины на базе принципа однооперационной резки.
Задачи исследований:
-
Разработать рациональные конструкции однооперационных блоков резки с электромеханическим и гидравлическим приводом.
-
Усовершенствовать методику расчета силовых параметров при холодной резке металлических листов наклонными ножами.
-
Разработать методику расчета силовых и конструктивных параметров блоков резки.
-
Спроектировать и провести опытно-промышленные и лабораторные испытания разработанных конструкций блоков резки.
Основные положения, выносимые на защиту и отражающие личный вклад автора:
-
Разработанные конструкции однооперационных блоков резки с вращательным и поступательным движением ножей (однобарабанный и штампового типа), в которых совмещены операции поперечной и продольной резки, необходимые при раскрое штучных листов на маломерные пластины (карточки).
-
Уточненная методика расчета усилия резания при холодном резании наклонными ножами, на основе новой модели распределения касательного сопротивления по длине зоны резания.
-
Методы расчета силовых и основных конструктивных параметров однобарабанных блоков резки разработанных конструкций.
-
Результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний однооперационных блоков резки.
Научная новизна:
-
Разработан принцип однооперационной резки штучных листов на маломерные пластины, базирующийся на использовании в режущем блоке ножей с тремя взаимно-перпендикулярными режущими кромками, что достигается выполнением неподвижного ножа в виде гребенки с прямоугольными пазами и выступами, а подвижных ножей – в виде пластин, имеющих размеры карточек, вырезанных из листа.
-
Получены новые зависимости расчёта усилий резания при холодном резании наклонными ножами широких и узких полос, в основу которых положена квадратичная зависимость касательного сопротивления резанию от относительного внедрения ножей в полосу, что значительно повышает точность расчетов.
-
Разработаны методики расчёта силовых параметров блоков резки (однобарабанный и штампового типа), в основу которых положен принцип однооперационной резки (совмещение операций продольной и поперечной резки) и новые зависимости усилий резания наклонными ножами.
-
Разработаны методики расчёта конструктивных параметров агрегатов с однобарабанным блоком резки и агрегатов с блоком резки штампового типа.
Методы исследования и достоверность результатов работы:
Представленные в работе комплексные исследования опираются на современные методы проектирования машин, базой которых являются математические методы исследований, критерии работоспособности и расчета деталей машин. Достоверность результатов работы подтверждают лабораторные и опытно-промышленные испытания, при которых использовались известные достоверные методы измерений силовых и кинематических параметров механического оборудования.
Теоретическая и практическая значимость работы:
-
Теоретическим анализом получены уточненные зависимости для расчета усилия резания наклонными ножами. Сравнительными расчетами установлено, что известная методика, по сравнению с разработанной, дает завышение расчетных усилий до 50%, что подтверждается экспериментальными исследованиями лабораторных установок и опытно-промышленных агрегатов.
-
Разработаны технологичные конструкции однобарабанных блоков резки с электромеханическим приводом, в которых барабан выполнен в виде дисков с выступами (ножами), расположенных по винтовой линии.
-
Разработаны технологичные конструкции блоков резки штампового типа с каскадным расположением подвижных ножей (пуансонов).
-
Разработана рациональная схема подачи штучных листов в зону резания и фиксации их при резании, которая основана на совмещении подающего устройства с блоком резки, при котором масса листа создает движущую силу при его подаче, а элементы блока резки используются в качестве упоров при его фиксации.
-
Как показывают расчеты, линия резки с однобарабанным блоком будет иметь примерно в семь раз большую удельную производительность (т/т. оборудования), по сравнению с известными линиями двухоперационной резки.
Реализация работы:
Спроектирован, изготовлен и испытан в лабораторных условиях агрегат с блоком резки штампового типа и гидравлическим редукторно-мультипликаторным приводом для резки листов толщиной до 4 мм на карточки размером 25х25 мм.
Спроектированы, изготовлены и испытаны в производственных условиях агрегаты с однобарабанным блоком резки и электромеханическим приводом, обеспечивающих резку листов катодного никеля на карточки размером 50х50 мм и размером 95х95 мм. Испытания первого проводились на Норильском горно-металлургическом комбинате, второго – на комбинате «Североникель».
Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы работы докладывались и обсуждались на региональной научно-технической конференции "Крайний север - 96. Технологии, методы, средства" (Норильск, 1996 г.), на всероссийской - научно-технической конференции "Прогрессивные технологии обработки металлов давлением в машиностроении" (Иркутск, 1996 г.), на ежегодных научно-технических конференциях НорИИ (1991-2009 гг.), на второй региональной научной конференции молодых учёных, преподавателей, аспирантов «Научный потенциал Норильского промышленного района – XXI век» (Норильск, 2009 г.), 6-я Международная металлургическая конференция «Металлургия-ИНТЕХЭКО-2013», г. Москва, март 2013г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 13 работах, в том числе 6 статей, 5 авторских свидетельств и 2 патент на изобретение.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных итогов и выводов, библиографического списка и приложения. Изложена на 152 страницах машинописного текста, включающего 48 рис., 6 табл., библиографический список из 98 наименований.
