Введение к работе
Актуальность работы. Повышение эффективности производства и качества проката непосредственно связано с надежностью деталей и узлов основного оборудования прокатных станов. Самыми ответственными деталями рабочих клетей являются станины. Станины воспринимают усилие прокатки, а также удары во время захвата полосы валками. Поэтому при проектировании станин особое внимание уделяют их прочности и жесткости. Высокие значения этих показателей должны обеспечивать большую долговечность станин и требуемое качество получаемого проката. Однако практика показывает, что вследствие ударных нагрузок, возникающих со стороны подушек валков при захвате полос, внутренние поверхности стоек станин подвергаются разрушению. Это ведет к увеличению зазоров в системе «подушка валка - стойка станины» («ПВ-СС»), что в свою очередь, влечет за собой различные нарушения в настройке клетей. Перекосы осей рабочих и опорных валков ведут к увеличению осевых усилий, что является основной причиной снижения ресурса подшипников, поломок фиксаторов подушек рабочих валков, ухудшению качества проката.
Указанная проблема была и остается актуальной для листовых станов горячей и холодной прокатки. Подтверждением тому является достаточно большое количество публикаций и изобретений, посвященных данному вопросу. Однако в большинстве из них рассматриваются различные способы уменьшения зазоров в системе «ПВ-СС», приводятся формулы для расчета осевых усилий, действующих на валки при их перекосах и др.
В то же время до настоящего времени остается открытым вопрос о механизме ударного взаимодействия подушек валков со стойками станин, причинах разрушения контактных поверхностей стоек. Отсутствуют надежные методики расчета деформаций стоек. Все это затрудняет создание эффективных технических решений для повышения долговечности станин прокатных клетей.
Результаты исследований получены в рамках договора о творческом сотрудничестве с ОАО «ММК», грантов Конкурса исследовательских проектов на 2004 и 2007 годы Челябинской области.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методики прогнозирования и повышения долговечности станин прокатных клетей. Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
- разработана математическая модель процесса пластического
деформирования и разрушения материала поверхностного слоя стоек станин;
- создана методика определения динамических нагрузок в системе
«ПВ-СС», контактных напряжений и остаточных деформаций на
4 поверхностях стоек станин прокатной клети и ресурса системы «ПВ-СС» по критерию усталостной прочности;
- проведены теоретические и экспериментально исследования по
выявлению значимых факторов определяемых долговечность системы «ПВ-
СС»;
— на основе результатов теоретических и экспериментальных
исследований разработаны ряд новых технически конструктивных решений
защищенные патентами РФ на полезные модели.
Научная новизна работы заключается в следующем: -разработана оригинальная модель процесса пластического деформирования и усталостного разрушения рабочих поверхностей системы «ПВ-СС» на основе описание контактного взаимодействия шероховатых поверхностей;
- на основе модели создана методика оценки долговечности
элементов системы «ПВ-СС» по критерию усталостной прочности;
-установлены новые закономерности влияния скорости движения полосы, а также конструктивных параметров облицовочной планки и свойств материалов, на ресурс элементов системы «ПВ-СС» позволившие разработать ряд новых конструкций элементов системы, повышенной долговечности. Практическая ценность работы состоит в следующем:
- на основе результатов теоретических и экспериментальных
исследований разработаны два новых технических решения по повышению
долговечности станин прокатных клетей, защищенных Патентами РФ №
47778, №68382 на полезную модель.
- разработана конструкция двухслойной облицовочной планки для
клети №6 стана 2000 ОАО «ММК» по Патенту РФ №68382 на полезную
модель, обеспечивающая повышение долговечности стоек станин и снижение
эксплуатационных расходов.
- применение новой конструкции планки позволит увеличить среднюю
наработку в 1,8 раза для стоек станин 6-й клети стана 2000 ОАО «ММК».
Реализация результатов работы. Результаты работы приняты к использованию на стане 2000 г/п ОАО «ММК».
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на всероссийской конференции - конкурсе студентов выпускного курса вузов минерально - сырьевого комплекса России (С. -Петербург 2003), ежегодных научно-технических конференциях МГТУ, 2004-2009г.г., пятой международной научно - технической конференции молодых специалистов, посвященной 100-летию со дня рождения директора Магнитогорского металлургического комбината Г.И.Носова, VIII-ой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Механики-XXI веку» г. Братск.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 15 публикациях, в том числе 2 Патентах РФ на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102-х наименований, приложения на 2 листах, содержит 118 страниц машинописного текста, 72 рисунков, 9 таблиц.
