Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших проблем производства горячекатаного листа, является вопрос повышения надёжности вспомогательного оборудования прокатных станов, в частности, гидравлических приводов, обеспечивающих точное позиционирование и высокую скорость перемещения рабочих органов многообразных механических систем. В качестве исполнительных устройств различных гидроприводов широко используют объемные гидродвигатели - плунжерные гидроцилиндры, уровень надежности которых, определяет общую эксплуатационную надежность и долговечность гидравлических систем и, следовательно, уровень технико-экономических показателей прокатного стана.
Поскольку почти 80% всех отказов плунжерных гидроцилиндров составляют постепенные отказы, связанные с износом уплотнений, направляющих втулок, или плунжеров, актуальной народнохозяйственной проблемой является прогнозирование моментов отказов гидросистем по критериям износостойкости элементов исполнительных цилиндров, а также разработка способов снижения интенсивности их изнашивания и повышения долговечности гидравлической системы в целом.
Объектом исследования в данной работе являются гидроцилиндры систем уравновешивания рабочих валков (ГЦ СУВ) станов горячей листовой прокатки.
Предмет исследования - показатели их износостойкости и долговечности.
Техническая и научная проблемы заключаются в следующем:
во-первых, в настоящее время момент отказа гидроцилиндров по критерию износостойкости, в первую очередь, уплотнений, четко не определен и оценивается ориентировочно из опыта работы, а зачастую, по моменту появления утечек масла из-за возникновения их абразивного износа, нарушения герметичности и отказа цилиндра по этой причине;
во-вторых, постоянно возрастающие требования к увеличению производительности стана, точности проката и снижению ремонтных и аварийных простоев, вызывают необходимость разработки новых конструктивных решений, направленных на повышения износостойкости и ресурса элементов гидроцилиндров;
в-третьих, в современной литературе отсутствуют аналитические методики, позволяющие прогнозировать значения показателей их надежности на стадии проектирования по критерию износостойкости их элементов без проведения модельных или натурных экспериментов. Для их создания необходим анализ известных подходов и моделей к оценке износостойкости и долговечности технических объектов, разработанных в рамках современных достижений теории надежности и трибологии.
В связи с вышеизложенным считаем, что решение в работе указанных научно- технических задач, направленных на повышения долговечности ГЦ СУВ, является весьма важным и актуальным для теории и практики листопрокатного производства.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка методики прогнозирования долговечности и способов повышения срока службы плунжерных гидроцилиндров на основе моделирования процесса изнашивания уплотняющих элементов.
Достижение цели в работе подразумевает выполнение следующих задач.
-
-
Разработать физико-вероятностную модель постепенных отказов и методику прогнозирования долговечности ГЦ СУВ по критерию износостойкости уплотняющих элементов.
-
Исследовать износостойкость различных материалов уплотнений и возможные способы повышения их долговечности в лабораторных условиях.
-
Выполнить теоретические исследования долговечности конструкций промышленных гидроцилиндров, спроектированных на основе наиболее эффективных способов, установленных в лабораторных испытаниях, и рекомендовать лучшие из них к использованию на действующих станах.
-
Провести промышленные испытания долговечности предложенных решений, оценить их технико-экономическую целесообразность и внедрить наиболее эффективные конструкции гидроцилиндров на станах горячей листовой прокатки.
Основные положения, выносимые на защиту и отражающие личный вклад автора.
-
-
-
Математическая модель процесса изнашивания уплотняющих элементов.
-
Физико-вероятностная модель процесса формирования отказов плунжерных гидроцилиндров по критерию износостойкости уплотняющих элементов.
-
Методика прогнозирования срока службы плунжерных гидроцилиндров уравновешивания рабочих валков.
Научная новизна.
-
-
-
-
Разработана математическая модель процесса изнашивания уплотняющих элементов плунжерных гидроцилиндров, позволяющая впервые прогнозировать показатели их износостойкости в предполагаемых условиях эксплуатации.
-
Разработана физико-вероятностная модель параметрической надежности ГЦ СУВ, построенная на основе кинетического уравнения изнашивания уплотняющих элементов и позволяющая впервые, еще на стадии проектирования, исследовать процесс формирования их износовых отказов, проследить за изменением уровня показателей безотказности и оценить их ресурсные характеристики.
-
Разработана методика прогнозирования долговечности ГЦ СУВ, позволяющая впервые предсказывать срок их службы на стадии проектирования с заданной вероятностью.
Практическая ценность заключается в возможности использования следующих результатов.
-
-
-
-
-
Методики и алгоритма для аналитического прогнозирования показателей износостойкости уплотняющих элементов и срока службы ГЦ СУВ в заданных условиях эксплуатации.
-
Способов повышения долговечности ГЦ СУВ, суть которых в одновременном использовании уплотнений из более износостойких материалов (Ф4, Ecoflon, Ecoruber, Ecopur) и плунжеров, плакированных однослойными и двухслойными антифрикционными покрытиями (Ф4, Л63+Ф4, Д16+Ф4).
-
Новых конструкций промышленных гидроцилиндров с уплотнениями из полиуретана Ecopur с покрытиями на плунжерах из Л63+Ф4 для стана 2500 г/п, и Д16+Ф4 - для стана 2000 г/п (патент на полезную модель №114890), внедренных на станах с повышенным более, чем вдвое сроком службы.
Апробация работы.
Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на научно- технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ МГТУ им.
Г.И. Носова за 2007-2010г. (г. Магнитогорск, 2008-2011 г.г,); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (Самара 2007г.); VI Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (Пенза, 2010г.), XIV Международной научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2010г.), XI Международной научно-технической конференции молодых работников (Магнитогорск, 2011г.); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (Самара 2011г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ в научных технических изданиях, в том числе три из них, рекомендованные ВАК, и один патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 100 наименований, приложения на 43 листах, содержит 113 страниц машинописного текста, 18 рисунков, 16 таблиц.
Похожие диссертации на Прогнозирование и повышение долговечности гидроцилиндров уравновешивания прокатных валков по критерию износостойкости уплотняющих элементов
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
