Ту хабаршысы
жүктеу/скачать 15,98 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ключевые слова
- Результаты и обсуждение
- Құрылымы жаңа тасымалдаушы рольгангты жасау жолымен қаңылтырдың сапасын жоғарлату. Түйіндеме.
- Түйін сөздер
- Повышение качества листового проката путем разработки новой конструкции отводящего рольганга. Резюме.
- Improving the quality of sheet metal through the development of new design collecting roller table. Summary.
- Key words
● Техникалыќ єылымдар
ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014 229
роликов нового отводящего рольганга. При этом величина данных показателей намного меньше по сравнению с величинами напряжений и деформации возникаемых в сущесвующих рольгангах. Ключевые слова: отводящий рольганг, ролики, полоса, эквивалентные напряжений, эквивалентные деформаций, горячая прокатка, непрерывный стан.
Современное сталепрокатное производство представляет собой сложный многодельный технологический процесс, каждое звено которого выдвигает свои специфические требования к электромеханическому оборудованию [1]. При этом, перспективным направлением модернизации прокатного оборудования являются достижение высокого качества продукции и снижение энергозатрат. Одним из направлением повышение качества листопрокатной продукции и снижение энергозатрат является усовершенствования конструкции отводящего рольганга непрерывного широкополосного стана (НШПС). Отводящий рольган является оборудованием, входящим в комплектную установку прокатного стана, он работает в достаточно тяжелых условиях. Необходимо отметить, что ролики отводящего рольганга, является одним из массивных элементов, подвергается интенсивному износу и частым поломкам, что приводит к значительным отказам рольганга [2,3,4]. Лишь по причине износа бочек роликов отводящего рольганга НШПС – 1700 АО «АрселорМиттал Темиртау» в течение года выходит из строя порядка 280 – 330 роликов, что для рольганга НШПС – 1700 составляет до 80 % годового расхода роликов [5,6]. Интенсификация скоростей транспортирования, обеспечение высокого качества поверхности полос требуют от ролика повышенных эксплуатационных показателей, основными из которых являются [2,3,4]: - минимальный осевой момент инерции; - минимизация дисбаланса вследствие температурных деформаций при одностороннем нагреве; - способность хорошо сопротивляться износу при трении. В настоящее время на отводящих рольгангах НШПС горячей прокатки применяются пустотелые ролики с чугунной бочкой [2,3,4]. Кроме них, используются сплошные ролики, с несущей осью и антифрикционным бандажом, ролики с транспортирующими дисками. Данные ролики удовлетворительно обеспечивают требования к качеству поверхности полосы. Однако подавляющее большинство их, помимо относительных преимуществ, обладает значительным недостатком, как: повышенная металлоемкость, низкое сопротивление износу, наличие большого количества сопрягаемых элементов, сложность конструктивных схем, усложняющих монтажно-демонтажные работы, малый срок службы. Указанные недостатки в условиях металлургических предприятий, характеризуемых, как правило, массовым или же крупносерийным типом производства металла, приводят к значительным простоям оборудования, и рольгангов, в частности. Известно, что на качество листового материала существенное влияние оказывает состояние поверхностей роликов отводящего рольганга, их рельеф [7,8]. Повреждение нижней поверхности горячекатаных полос обусловлено главным образом трением их о ролики рольгангов стана. При этом вероятность образования продиров, рисок и других механических повреждений возрастает в случаях сильного износа поверхности роликов, неправильной их установки и заклинивания. На современных широкополосных станах для предупреждения повреждения горячекатаных полос о ролики отводящих рольгангов и повышения скорости транспортирования передних концов полос от последней клети до моталок предусматривают следующие мероприятия [4,9,10,11]: уменьшают расстояние между осями соседних роликов; повышают точность установки роликов в горизонтальной плоскости; применяют индивидуальный привод каждого ролика; обеспечивают плавное нарастание скорости вращения роликов по длине отводящего рольганга; повышают износостойкость роликов; используют воздушную подушку и т.д. Анализ многочисленных литератур свидетельствует о том, что существующие подходы к совершенствованию работы отводящих рольгангов не дают возможности резкого увеличения их работоспособности. На наш взгляд, качественное улучшение перемещения горячекатаных полосы можно достигнуть только с применением рольгангов принципиально новой конструкции, например с использованием принципа воздушной подушки в прокатном производстве. Следовательно, обеспечение снижения износа роликов путем применение принципально новой конструкции отводящего рольганга является актуальной задачей. Цель работы. Путем применение принципально новой конструкции отводящего рольганга обеспечение снижения износа роликов. Оборудование, материалы и методика эксперимента ● Технические науки
№5 2014 Вестник КазНТУ
230
С целью уменьшения износа роликов отводящего рольганга нами разработан отводящий рольганг принципиально новой конструкции [12]. Данный отводящий рольганг широкополосного прокатного стана, содержит непрерывные ряды секций с пустотелыми роликами и индивидуальные приводы. При этом каждый ролик отводящего рольганга снабжен шестеренной клетью, индивидуальным вентилятором, при этом корпус вентилятора сделан в виде лопастей с углом атаки 35 – 40
о , а лопатки – с изменяющимся поперечным сечением и углом атаки 10 – 12 о (рисунок 1, где 1 - электродвигатель; 2 – шестеренная клеть; 3 – вентилятор высокого давления; 4 – пустотелый ролик; 5 – шпиндель; 6 – подшипниковая опора). Транспортирование горячекатаных полос осуществляют следующим образом. Из трансформатора в электродвигатели 1 поступает постояный или переменный ток. Электродвигатели вращают валы шестереной клети 2, а валы шестеренных клети вращают пустотелые ролики 5, а также лопатки вентилятора 3. Лопатки вентилятора вращаясь подсасывают воздух и направляют воздух с большим давлением на транспортируемую полосу. Все это приводит к подъему листового проката в вертикальном направлении и снижению трения между полосой и роликами, а также передвижению полосы от последней клети стана до маталки. При угле атаки 35 – 40 о корпуса вентилятора и 10 – 12 о лопатки обеспечиваются наибольшие подъемные силы, действующие на прокатуемую полосу, а силы сопротивления воздуха будут наименьшим. При угле атаки меньше 35 о корпуса вентилятора и меньше 10 о лопатки подьемные силы, действующие на прокатуемую полосу будет наименьшим, а при угле атаки больше 40 о корпуса вентилятора и больше 12 о лопатки увеличиваются силы сопротивления воздуха и тем самым уменьшается подьемная сила, действующая на полосу. Ролики – самые ответственные детали отводящего рольганга. Давление, возникаемая при транспортировке листов на отводящем рольганге, воспринимается роликами. Поэтому при конструировании и изготовлении роликов особое внимание уделяется их прочности и жесткости.
Отводящий рольганг новой конструкции Исходными данными для расчета являются твердотельная геометрическая форма конструкции секции отводящего рольганга, условия закрепления и силы, приложенные к транспортируемому листу и роликам отводящего рольганга. При расчете выполняется построение геометрической и конечно–элементной модели рассчитываемой секции, условий закрепления, приложение сил на транспортируемый лист и расчет напряженно–деформированного состояния роликов и оценка прочности роликов отводящего рольганга. Методика расчета реализована с использованием программы конечно–элементного анализа Autodesk Inventor. Система компьютерного моделирования Autodesk Inventor позволяет исследовать кинематику, динамику механизмов с возможностью расчета напряженно–деформированного, как отдельных элементов, так и конструкции в целом. Сборочная трехмерная геометрическая модель отводящего рольганга, была построена в CAD программе Inventor. Для возможности автоматической коррекции геометрии модели отводящего рольганга, был использован метод параметризации геометрических размеров конструкции. Данный метод позволяет по результатам расчета на прочность, вносить соответствующие изменения в конструкцию отводящего рольганга. Таким образом, в ходе предварительного анализа работы отводящего рольганга, был принят к расчету наиболее нагруженный силовой элемент отводящего рольганга, как ролик.
● Техникалыќ єылымдар
ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014 231
Со стороны нижней части отводящего рольганга на транспортируемую полосу действует воздух с большим давлением направляемый от вентилятора. Это позволяет уменьщить величину вертикальных сил, которые возникают на роликах при движение полосы по отводящему рольгангу. В качестве материала для роликов был выбран из базы данных материалов Autodesk Inventor cталь марки – 35 с механическими свойствами: модуль Юнга 200 ГПа, предел прочности 420 MПа, коэффициент Пуансона 0,3. Результаты и обсуждение Результаты исследования распределение напряженно-деформированного состояния при транспортировке полосы на отводящем рольганге с нижним воздушным давлением и без воздушного давления представлено на рисунках 2 и 3. Из данных рисунков видно, что эквивалентные напряжения, суммарные перемещения и эквивалентные деформаций при транпортировке полосы в отводящем рольганге с нижним воздушным давлением значительно падает. Снижение величины эквивалентных напряжений и деформаций приводит к значительному уменьшению износа и поломок роликов, при этом отказ рольгангов будет наблюдаться очень редко. а) б)
в) Рис. 2. Картина распределения эквивалентных напряжений ( а) и деформаций (б), а также суммарных перемещений (в) в роликах при транспортировке полос в рольганге с нижним воздушным давлением а) б) в) Рис. 3. Картина распределения эквивалентных напряжений ( а) и деформаций (б), а также суммарных перемещений (в) в роликах при транспортировке полос в рольганге без нижнего воздушного давления ● Технические науки
№5 2014 Вестник КазНТУ
232
На рисунке 4 представлены результаты расчета в виде картины распределения эквивалентных напряжений и деформаций, суммарных перемещений в роликах отводящего рольганга с нижним воздушным давлением.
Картина распределения эквивалентных напряжений ( а) и деформаций (б), а также суммарных перемещений (в) в роликах при транспортировке полос в рольганге с нижним воздушным давлением
Проведенные на конечно–элементных моделях расчеты показали, что: – максимальное эквивалентное напряжения в бочке роликов равняется 27,5 Па, а для шейки роликов – 24,4 Па предлагаемого отводящего рольганга. Причем максимальное эквивалентное напряжение возникает в бочке роликов. Полученные максимальные значения эквивалентных напряжений (27,5 Па) не превышают максимально допустимое для материала роликов значение предела прочности 420 МПа; – под действием приложенных вертикальных сил ролики упруго прогибаются в направлении действия силы, а шейка роликов упруго деформируются в этом же направлении, причем максимальное значение эквивалентной деформации составляет для бочки роликов 8,217Е-011 , а для шейки роликов – 7,061Е-011предлагаемого отводящего рольганга; – найбольшые значения суммарных перемещений сосредатачиваются в неприводной стороне располагающем шейке роликов отводящего рольганга. Максимальное значение перемещения равняется 1,49159Е-006 мм; – в целом величина упругой деформации элементов роликов невелика, что свидетельствует о уменьшение усилия возникаемой на роликах предлагаемого отводящего рольганга. Это гарантирует возможность уменьшение износа и поломок, а также отказа роликов предлагаемого отводящего рольганга.
Предложен и сконструирован новый по конструкции отводящий рольганг непрерывных станов; Показано, что максимальные значения эффективного напряжения и деформации не превышают максимально допустимое для материала роликов значение предела прочности; Доказано, что максимальные концентрации напряжений и деформаций наблюдаются в бочках и шейке роликов, а максимальное значение перемещения наблюдается в неприводной стороне располагающем шейке роликов отводящего рольганга; Доказано, что при транспортировке полос на новом отводящем рольганге за счет значительного снижение давления металла на ролики величина его упругой деформации уменьшается. Это гарантирует возможность уменьшение износа и поломок, а также отказа роликов предлагаемого отводящего рольганга.
● Техникалыќ єылымдар
ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014 233
ЛИТЕРАТУРА 1. Давильбеков Н.Х., Курапов Г.Г. Надежность работы механического оборудования листопрокатных станов. Алматы: Изд-во КазНТУ имени К.И. Сатпаева, 2002. – 199 с. 2. Куликов В.И., Ковалевич Е.В., Сульменев B.C., Бурмистров Г.Н. Особенности эксплуатации роликов чистовых рольгангов широкополосных станов горячей прокатки // Сталь. - 1980. №5. С. 400–401. 3. Куликов В.И., Ковалевич Е.В, Сульменев B.C. и др. Эксплуатационная стойкость роликов чистовых рольгангов широкополосных станов горячего проката. Труды ЦНИИТМАШ. - 1980. №160. С.48–56. 4. Давильбеков Н.Х. Повышение срока службы роликов отводящего рольганга листопрокатных станов. – Алматы: Каз ПТИ, 1976. 117 с. 5. Давильбеков Н.Х., Курапов Г.Г., Ескулов С.С. Исследование работы отводящего рольганга стана 1700 Карметкомбината. // Сб. Металлургические машины и оборудование. - Алматы: КазНТУ. - 1994. - С. 23–28. 6. Давильбеков Н.Х., Курапов Г.Г., Клементьев В.А., Ескулов С.С., Сагымбаев А.С. Состояние отводящего рольганга непрерывного широкополосного стана 1700 горячей прокатки Карметкомбината // Сб. Вопросы исследования и эксплуатации металлургического оборудования. - Алматы, 1990. С. 33–37. 7. Лукашкин Н. Д., Кохан Л. С., Якушев А. М. Конструкция и расчет машин и агрегатов металлургических заводов: учебник для вузов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. – 327 с. 8. Мазур В.Л., Добронравов А.И., Чернов П.П. Предупреждение дефектов листового проката. - Киев: Техника, 1986. 141 с. 9. Мазур В.Л., Ноговицын А.В. Теория и технология тонколистовой прокатки (численный анализ и технические приложения). – Днепропетровск: РВА «Дніпро-VAL», 2010. – 500 с. 10. Патент 62-142729, Япония. Заявлено 17.12.1985, № 60-282118. Опубл. 26.06.1987. МКИ С21Д 9/63. УДК 621.771.23.067 / Оборудование для бесконтактного перемещения листа // Окай Такаси, Кавадт Нариюки, Харада Масахиро. 11. Разработка системы транспортировки стальной полосы на воздушной подушке / Hirai E.e.a //Дзайре то Пуросэру = Сшт. adv. mater, and Proc. - 1991. - 4, №2. С. 673. 12. Патент РК № 27722. Отводящий рольганг широкополосных прокатных станов / Машеков С.А. Алимбетов А. Машекова А.С. и др. Опубл. 18.12.2013, бюл. №12. 3 с.: ил.
REFERENCES 1. Davilbekov NKh, Kurapov GG Nadezhnost raboty mekhanicheskogo oborydovaniya listoprokatnykh stanov. Almaty: Izd-vo KazNTU imeni KI Satpaeva, 2002. – 199 s. 2. Kulikov VI, Kovalevich ЕV, Sulmenov VS, Burmistrov GN Osobennosti ekspluatatsii rolikov chistovykh rolgangov shirokopolosnykh stanov goryachei prokatki // Stal - 1980. №5. S. 400–401. 3. Kulikov VI, Kovalevich ЕV, Sulmenov VS I dr. Ekspluatatsionnaya stoikost rolikov chistovykh rolgangov shirokopolosnykh stanov goryachei prokatki. Trudy TSNIITMASH - 1980. №160. S.48–56. 4. Davilbekov NKh, Povyshenie sroka slujby rolikov otvodyashchego rolganga listoprokatnykh stanov. – Almaty: Kaz PTI, 1976. 117 s. 5. Davilbekov NKh, Kurapov GG, Eskulov SS Issledovanie raboty otvodyashchego rolganga stana 1700 Karmetkombinata. // Sb. Metallurgicheskie mashiny i oborudovanie. - Almaty: КазНТУ. - 1994. - С. 23–28. 6. Davilbekov NKh, Kurapov GG, Кlementev VA, Eskulov SS, Sagymbaev AS Sostoyanie otvodyashchego rolganga nepreryvnogo shirokopolosnogo stana 1700 goryachei prokatki Karmetkombinata // Sb. Voprosy Вопросы issledovaniya i ekspluatatsii metallurgicheskogo oborudovaniya. - Almaty, 1990. S. 33–37. 7. Lukashkin ND. Kokhan LS0 Yakushev AM Konstruktsiya i raschet mashin i agregatov metallurgicheskikh zavodov: uchebnik dlya vuzov. M.: IKTS «Аkademkniga», 2003. – 327 s. 8. Mazur VL, Dobronrabov AI. Chernov PP Preduprezhdenie defektov listovogo prokata. – Кiev: Теkhnika, 1986. 141 s. 9. Маzur VL, Nogovitsyn AB Neoriya i tekhnologiya tonrolistovoi prokatki (chislennyi analiz i tekhnicheskie prilojeniya). – Dnepropetrovsk: RVA «Dnipro-VAL», 2010. – 500 s. 10. Patent 62-142729, Yaponiya. Zayavleno 17.12.1985, № 60-282118. Opubl 0 26.06.1987. MKI S21Д 9/63. UDK 621.771.23.067 / Oborydovanie dlya beskontaktnogo peremeshcheniya lista // Оkai Takasi, Каvadt Nariyuki, Kharada Masakhiro. 11. Rasrabotka sistemy transportirovki stalnoi polosy na vozdushnoi podushke / Hirai E.e.a //Dzaire to Puroseru = Ssht. adv. mater, and Proc. - 1991. - 4, №2. s. 673. 12. Patent RK № 27722. Otvodyashchii rolgang shirokopolosnykh prokatnykh stanov / Маshekov SA, Alimbetov A, Маshekov AS i dr. opubl. 18.12.2013, byul. №12. 3 s.: il. Машеков С.А., Смаилова Г.А., Тунгышбаев Ж., Алимбетов А.Б., Смагулова Н.К., Машекова А.С. Құрылымы жаңа тасымалдаушы рольгангты жасау жолымен қаңылтырдың сапасын жоғарлату. Түйіндеме. Бұл жұмыста бос денелі аунақшалы бөлімдердің үздіксіз қатарынан тұратын тасымалдаушы рольгангтың жаңа құрылымы келтірілген. Autodesk Inventor соңғы-элементтік сараптаудың бағдарламалық өнімін пайдалана отырып тасымалдайтын жаңа рольгангтың аунақшаларының кернеулі-деформациялық күйі ● Технические науки
№5 2014 Вестник КазНТУ
234
есептелінді. Кернеу мен деформацияның ең жоғары шоғыры тасымалдайтын рольганг аунақшаларының бөшкесі мен мойынында байқалады. Сонымен қатар осы көрсеткіштердің шамалары қолданыстағы рольгангада туындайтын кернеу мен деформацияның шамаларымен салыстырғанда аз.
тасымалдайтын рольганг, аунақшалар, жолақтар, эквивалентті кернеу, эквивалентті деформация, ыстықтай илемдеу, үздіксіз стан.
Машеков С.А., Смаилова Г.А., Тунгышбаев Ж., Алимбетов А.Б., Смагулова Н.К., Машекова А.С. Повышение качества листового проката путем разработки новой конструкции отводящего рольганга. Резюме. Приведена конструкция нового отводящего рольганга, содержащий непрерывные ряды секций с пустотелыми роликами. Используя программный продукт конечно-элементного анализа Autodesk Inventor рассчитана напряженно-деформированное состояние роликов нового отводящего рольганга. Доказано, что максимальные концентрации напряжений и деформаций наблюдаются в бочках и шейках роликов нового отводящего рольганга. При этом величина данных показателей намного меньше по сравнению с величинами напряжений и деформации возникаемых в существующих рольгангах. Ключевые слова: отводящий рольганг, ролики, полоса, эквивалентные напряжений, эквивалентные деформаций, горячая прокатка, непрерывный стан.
Маshekov SA, Smailova GA., Tungyshbayev J, Alimbetov AB, Smagulova NK, Mashekova A.S. Improving the quality of sheet metal through the development of new design collecting roller table. Summary. In this article, we present a new design discharge roller conveyor comprising a continuous series of sections with hollow rollers. Using software finite element analysis Autodesk Inventor calculated stress-strain state of a new collecting roller table rollers. It is proved that the maximum concentration of stresses and strains observed in barrels and necks new collecting roller table rollers. The magnitude of these indicators are much smaller compared with the values of stress and strain occurs in the existing roller conveyors. Key words: discharge roller, rollers, strip, equivalent stress, equivalent strain, hot rolling, continuous mill. жүктеу/скачать 15,98 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|