Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время к качеству проката предъявляются самые разные требования, причем постоянно повышаются требования по точности геометрических размеров. Одновременно происходит возрастание производительности прокатного оборудования за счет увеличения размеров заготовки, повышения усилия прокатки, мощности привода, скорости прокатки, что требует постоянного мониторинга за техническим состоянием деформирующего оборудования.
Одним из методов контроля работы оборудования является техническая диагностика. Системы технической диагностики становятся индикатором и гарантом качества и надежности технических установок, а потому, ожидается, что их применение в стране в ближайшие годы будет возрастать.
В связи с изложенным, разработка новых систем и методов технической диагностики, используемых для повышения качества проката и определения технического состояния оборудования, является актуальной научно-технической задачей.
Настоящая работа выполнена в соответствии с грантом №3018002 Федерального агентства по образованию «Исследование и разработка эффективных технологических процессов ОМД на основе физического и математического моделирования».
Цель работы
Целью работы является разработка методика диагностирования механизмов главной линии стана для выявления неисправностей, влияющих на точность проката.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Систематизировать математические описания дефектов узлов оборудования
главной линии прокатного стана частотными характеристиками.
Разработать методику определения неисправностей механизмов главной линии стана на основе контроля отклонений размеров проката.
Провести исследования по разработанной методике.
Провести математическое моделирование работы механизмов главной линии стана с целью определения частотных составляющих характеризующих неисправности.
Разработать алгоритм применения предложенной методики.
Научная новизна работы
Разработана методика совместного анализа спектра вибрации деталей и узлов оборудования главной линии стана и функции спектральной плотности продольных колебаний размеров проката.
Установлено влияние технического состояния оборудования главной линии стана на формирование периодических составляющих продольной разнотолщинности полос, и возможность идентификации возникших в главной линии стана дефектов, которые оказывают свое влияние на формирование толщины полосы.
Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать величины биений, возникающих при работе механизмов главной линии стана.
Практическая полезность работы
Разработана методика технической диагностики главной линии прокатного стана, основанная на совместном анализе спектра вибрации оборудования и функции спектральной плотности продольных колебаний размеров проката. Методика позволяет по контролю продольной разнотолщинности получаемого продукта определять возникающие неисправности в механизмах главной линии стана, оказывающие воздействие на точность проката.
Повышение качества проката за счет обнаружения и дальнейшего устранения неисправностей механизмов главной линии стана, влияющих на точность проката.
3. Разработана методика математического моделирования возникновения механических колебаний деталей и узлов оборудования главной линии стана, которая может быть использована при проектировании механизмов главной линии для повышения качества их работы.
Методы исследования
Исследование периодических составляющих продольных колебаний размеров проката осуществлено путем вычисления оценки функции спектральной плотности;
Исследование механизмов главной линии стана производили с помощью измерения спектра вибрации, вибросмещения, виброперемещения, виброускорения;
Для разработки математической модели возникновения биения в механизмах главной линии стана применены уравнения Лагранжа второго рода, для решения уравнений математической модели использована вычислительная среда MathCad.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на использовании математических методов моделирования, анализе результатов проведенных исследований и их статистической обработки; применении современных приборов и методик, вычислительных и программных средств проверки разработанной методики в лабораторных и в промышленных условиях.
Реализация результатов работы
В результате проведенных работ разработана новая методика определения влияния технического состояния оборудования главной линии стана на точность проката.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе на кафедре ТОТП ГТУ МИСиС при проведении занятий со студентами, обучающихся по специальности 150404 «Металлургические машины и оборудование» и для повышения точности проката на ФГУП «ОЗТМ и ТС», ОАО «ВИЛС».
Апробация работы
Результаты работы докладывались на второй конференции молодых специалистов "Металлургия XXI века", 2006 г., третьей конференции молодых специалистов "Металлургия XXI века" 2007 г., седьмой международной конференции «Авиакосмические технологии» АКТ, 2006 г.
Публикации
По теме опубликовано 6 статей, в сборниках материалов международных конгрессов и всероссийских научно-технических конференций и в журнале «Известия вузов. Четная металлургия».
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, содержит 141 страницу машинописного текста, библиографический список из 75 наименований литературных источников, 45 рисунков, 22 таблицы и 3 приложения.
