Введение к работе
Актуальность темы Для современных толстолиетогли станов (ТЛСЇ характерны высокая производительность и широкая номенклатура марочного и геометрического сортамента, объем производства отдельных ти лораэмеров которого варь/оуется в соответствии о текущими потреб ностями промі тленности. Таким образом, на нагруженность базовых де талей и узлов рабочих клетей ТЛО оказывают влияние технологически^ особенности производства различных . типоразмеров сортамент", поскольку, присущие им эксплуатационные режимы нагружения (ЗГГО мо гут существенно различаться. Одни:.! из основных требований к сбору дованию ТЛС является высокая несущая способность при маяой металлоемкости. Ввиду высокой производительности современных ТЛС проектируемые детали должны оцениваться в аспектах как статической прочности, так и сопротивления усталости. Выполнение этих требований при проектировании (реконструкции) прокатного оборудования возможно при достаточной точности прогнозирования ЭРН и их параметров: максимальной нагрузки с заданной доверительной вероятностью ее появления и эквивалентной нагрузки (параметра, определяемого начальным моментом порядка m распределения, описывающего ЭРН). Ввиду нетривиальности поставленных задач к единичного характера произ -водства, высок удельный вес уникальных деталей, оригинальных конструкции узлов, работающих в жестких режимах эксплуатации:' при высокой температуре, повышенном износе, агрессивной внешней среде, ударных нагрузках, знакопеременном нагружении. Проектирование осложнено невозможностью использования опыта разработки аналогов-предшественников, из-за изменения технологии прокатки и свойств конструкционных материалов за межпроектный период.
Погрешности в определении предельной расчетной нагрузки, ха рактера нагружения, напряжений в деталях и узлах приводят к их отказам со значительными прямыми и косвенным убыткам. Очевидно, что, проблема определения исходных данных для прочностных расчетов оборудования Тле на этапе разработки технического задания на их проектирование (реконструкцию) ямяется,актуальной научиЬй проблемо!*.
Цель pafkrru Разработка методик и рекомендаций по вибору иср-т:іментной "юггузки и конструированию базовых деталей" рабочих кл^т'ч*
-4-. ЇЛЗ, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей прокатного оборудования на основе учета его эксплуатационных режимов нагружэния.-
Ос*ая методика исследований: В работе использован комплексный подход, включающий теоретические и экспериментальные исследования, проектно-конструкторскую проработку отдельных технических решений. В основу теоретических исследований положены методы теории прокатки, математической статистики, моделирования на ПЭВМ, теории упругости и пластичности. Экспериментальные исследования были выполнены в условиях производства, на основе физического моделирования процесса прокатки толстых листов на промышленном толстолистовом стане, измерения энергосиловых параметров и деформаций деталей рабочих клетей - при помощи тенз'ометрической аппаратуры.
Научная павиана: Среди основных положений и разработок, представленных в диссертации, новыми для науки и практики являются следующие:
разработана математическая *- модели формирования эксплуатационных режимов нагружения в схеме прокатки по известным технологическим параметрам прокатки в пропусках схемы;
на основе теоретического и экспериментального анализа условий нагрулениа оборудования ТЛС предложены силовые критерии для проверки еортаментной вагрувки стана по условию долговечности базовых узлов его рабочих клетей;
на основе теоретических и экспериментальных исследований определено и получило количественную оценку влияние рассеивания технологических параметров прокатки и особенностей распределения средних нагрузок по пропускам на средние, максимальные и эквивалентные технологические нагрузки на прокатную клеть;
на основе математического моделирования и экспериментальных исследований разработана формализованная классификация ЭРН в функции рассеивания технологических, нагрузок и распределения средних нагрузок по пропускам схем;
установлена зависимость мевду показателями степени тяжести ЭРН для рабочей клети и ее еортаментной загрузкой:
Обоснованность н достоверность научных положений, выводов и рокодоцдацкй подтверждается: применением современной измерительной аппаратуры, отвечающей условиям передачи информации с требуемой
-5-. точностью, достаточностью объема экспериментальных данных, подученных, в промышленных условиях; применением современных методов математической статистики и математического моделирования; , достаточной сходимостью результатов математического моделирования и экспериментальными данными. Максимальное расхождение результатов математического моделирования и экспериментальных данных не превысило: дли моделирования ЭРН - 13%, для прочностных расчетов - 15%.
Практическая ценность работ* в результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана методико и программные средства расчета параметров 3FH на ранних стадиях проецирования оборудования' ТЛС, учитывающие статистический характер технологических нагрузок, обеспечивающие обоснованное назначение предельных допустимых нагрузок на проецируемые детали и узлы рабочих клетей с заданной долговечностью. Уточнены схемы нагружеїшя и оценено значение внешних технологических параметров нагружения (силы, момента прокатки) на напряженно деформированное состояние базовых деталей нажимного устройства и устройства уравновешивания валков. Разработана программа оценки нагружешюсти рабочих клетей ТЛО при различных вариантах сортаментной загрузки стана.- Созданы новые конструкции деталей нажимного устройства (НУ) - обойма и устройства уравновешивания валков (УУВ) - крюк и промежуточная деталь; на основе уточнения схемы и характера их нагружения.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при исследовании нагруженноети базовых деталей рабочих клетей ТЛС 3000 Мариупольского металлургического комбината им. Ильича (Мар Ж) в рамках "Программы чрезвычайных мероприятий по стабилизации работы стана... ". Разработана и передана комбинату программа оптимизации сортаментной загрузки ТЛС 3000 по критериям срока службы базовых деталей и прибыли и принципиальные решения по конструкции деталей рабочих клетей ТЛС. Программа реализована на ПЭВМ. Методика определения ЭРН передана АО НКМЗ в качестве расчетного материала гт использования при проектировании и реконструкции оборудования рабочих клетей ТЛС.
Результаты работы внедрены на промышленных предприятиях с экономическим эффектом.72 тнс. рдб. в ценах 1991 г.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались на XXX международном скмпо-
аиуми инженеров - механиков (Закопане, Польская Республика, 1980 г.). Первом международном симпозиуме украинских инжонеров-механикоь во Львове (1993 г.), научно - технических конференциях в г. Севастополе,, 1991, 1993 it. j, научно - педагогической конференции ДГШ і 1968 г.), расширенних заседаниях кафедр "Основы проектирования машин" и " Обработка металлов давлением" ДонГТУ, АШ Краматорского индустриального института.
Публикации. По теме диссертации опубликовано Б работ. (Одна из них аа рубежом).
Структура к объем работа Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов и рекомендаций, списка лигератури и приложений. Объем диссертации составляет /35 страниц основного машинописного текста, 38' рисунков, 20 таблиц, 304 наименования испольаоЕангшх источников и 9 приложений. Общий объем работы -216 страниц.