Введение к работе
'
Актуальность.Одной из важнейших задач, стоящих перед отраслью Черной металлургии, -является повышение объема выпуска качественного проката. При этом в значительной степени эффективность /решения задачи определяется техническим уровнем выполнения операции зачистки проката, в частности, одного из наиболее экономичных ее видов - абразивной зачистки.
Опыт ведущих предприятий черной металлургии показывает, что технический уровень выполнения операции абразивной зачистки продолжает оставаться низким, ввиду отсутствия специализированного экономичного оборудования и большого объема ручного труда с использованием немеханизированных средств. Технический уровень обдирочно-шлифовальных станков значительно ниже общего уровня металлорежущих станков общемашиностроительного применения, так как это оборудование обычно выпускается очень малыми партиями и не специализированными предприятиями на основе простейшей технологии. По этим же причинам станкостроение, как наука, не уделило обдироч-но-шлифовальным станкам (ОБШС) достаточно внимания, сосредоточив свои усилия на наиболее быстро развивающихся направлениях.
В связи с вышеизложенным совершенствование ОБШС является актуальной задачей. Одним из направлений совершенствования ОБШС, которому практически не уделялось внимания, является улучшение динамического качества станков. Оно тем более актуально, что ОБШС существенно отличаются от шлифовальных станков общемашиностроительного применения по технологическим требованиям к ним. Это различие состоит в том, что на ОБШС реализуется "упругая" схема шлифования в отличие от
- 4 -"жесткой" на обычных шлифовальных станках. "Упругая" схема шлифования - обработка с постоянным усилием прижатия круга к зачищаемому прокату предназначена для реализации процесса съема металла постоянной толщины с поверхности заготовки.
Постоянство толщины снимаемого слоя задается статической настройкой режимов шлифования: скорости резания, скорости подачи проката и усилия прижатия круга к прокату.Однако на практике часто наблюдается непостоянство глубины шлифования, которое хорошо заметно по изменениям ширины шлифуемой "строчки". Отклонение глубины шлифования от заданной статической настройкой величины ведет либо к неполному удалению дефектов, либо к повышенному съему, а значит, к переводу в стряпку годного проката и повышенным затратам на операцию зачистки.
Цель работы состоит в повышении экономичности операции абразивной зачистки проката, что выражается в оптимальном сочетании величины удаляемых дефектов и съема металла за счет управления динамическим качеством обдирочно-шлифовальных станков, улучшение динамических процессов в них при реализации "упругой" схемы шлифования.
Автор выносит на защиту:
положение об определении динамического качества ОБШС по показателю - изменение глубины шлифования;
математическую модель колебаний механической системы (МО ОБШО;
математическую модель динамической системы привода главного движения ОБШС;
математическую модель динамической системы электро- гидравлического привода прижатия шлифовального круга к
-5.-
прокату; ., n . . ......
результаты исследования влияния конструкторских и технологических параметров МО станка и его приводов на динамическое качество; ...-
упрощенную модель динамической системы ОБЩО, являющуюся основой выбора обобщенных конструкторских и компоновочных решений при проектировании станка по критерию его динамического качества; Г;?;; і: "7
методику выбора конструкторских и компоновочных решений на ранней стадии проектирования ОБШС.
Методы исследования. Результаты работы получены на основе теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования базируются на научных основах динамики станков, теории автоматического регулирования и управления, динамики гидросистем , теории колебаний. Достоверность результатов теоретических моделей проверена экспериментально в лабораторных условиях. Экспериментальные исследования проведені/ на основе современных методик с использованием серийных приборов и оборудования, а также специальных оригинальных устройств. Вычисления и математическое моделирование выполнены на ЭВМ с использованием специальных пакетов прикладных программ "СО" и "СИАМ" для моделирования динамических систем.
Научная новизна. Впервые выполнены теоретические обобщения, позволившие выработать общие принципы управления структурой и параметрами компоновки обдирочно-шлифовальных станков на основе оптимизации их динамического качества. С этой целью разработаны и установлены:
- уравнение для определения амплитуды изменения глубины
шлифования как важнейшего показателя динамического качества ОБШО;
математические модели МС станка и его приводов, адекватно описывающие обобщенную модель ОБШО, которая дает возможность выбора конструкторских параметров станка по критерию динамического качества;
принципы выбора компоновочных и конструкторских решений на ранней стадии проектирования ОБШО.
Практическая ценность работы состоит в математическом обеспечении процесса проектирования ОБШС при изменении в широких пределах исходных требований, которые включают в себя:
установленные в процессе математического моделирования МС ОБШС и его приводов принципы влияния различных параметров конструкции на амплитуду изменения глубины шлифования (основного показателя динамического качества станка);
научно обоснованную методику выбора ~ параметров конструкции ОБШС, обеспечивающих требуемое динамическое качество;
номограммы выбора компоновки элементов рабочей зоны станка, в частности, расстояние между опорными роликами, охватывающими зону uiwfvbcuiug , из условия отсутствия резонанса при частоте вращения шлифовального круга.
Реализация результатов работы.
-
Основные положения работы используются в практике проектирования ОБШС Украинским научно-исследовательским институтом металлов (УкрБИИМет) - ведущей организацией по проблемам механической обработки проката на Украине.
-
Результаты выбора параметров конструкции станков по разработанной методике использованы при проектировании стан-
ков мод. СВД45-130Кр и СВД20-65Ш, что повысило качество процесса шлифования на этих станках, ожидаемый экономический эффект от чего составляет около 30 млн. крб. (в ценах 1994
г.). -.-.-.:. сг .:'
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ХПУ в 1991-1994 гг., на международном научно-техническом семинаре "Высокие технологии в машиностроении - достижение нового уровня", октябрь 1993г., г. Алушта.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы из 55 наименований, 144 страниц машинописного текста, 85 рисунков, 3 таблиц и двух приложений. Общий объем работы страниц 214.