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 25x25 мм до 100x100 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 (одно-операционный 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 одно-барабанных 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: 1. 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 25x25 мм.
Спроектированы, изготовлены и испытаны в производственных условиях агрегаты с однобарабанным блоком резки и электромеханическим приводом, обеспечивающих резку листов катодного никеля на карточки размером 50x50 мм и размером 95x95 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 «Ме-таллургия-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.
