Разработка методики расчета долговечности элементов приводов прокатных станов

• Автор: Мальцев, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние проблемы преавч^ращения'авариЙ прокатных станов

1.1. Недостатки методов расчета усталостной долговечности

1.2. Необходимость мониторинга остаточного ресурса

1.3. Патентный поиск

1.4. Выводы по главе

Глава 2. Расчет долговечности деталей приводов рабочих клетей при неавтомодельных процессах накопления усталостных повреждений

2.1. Крутильные колебания в приводе клети прокатного стана

2.2. Определение моментов прокатки для всего сортамента стана

2.3. Определение параметров кривой усталости для заданной детали

2.4. Построение блока нагружения

2.5. Расчет долговечности без учета истории нагружения

2.6. Расчет долговечности с учетом истории нагружения
2.7. Прогнозирование остаточного ресурса
2.8. Выводы по главе
Глава 3. Мониторинг остаточного ресурса
3.1. Разработка измерительного блока аппаратуры
3.2. Оцифровка сигналов с датчиков
3.3. Разработка программного обеспечения
3.4. Результаты экспериментов на промышленном оборудовании
3.5. Выводы по главе
Заключение
Выводы
Список литературы,
Приложение

Потери из-за недостаточной долговечности металлургического оборудования очень велики: на все виды ремонта ежегодно расходуется
около 25% капитальных вложений в металлургию, кроме того, на ремонтных работах занято более 20% рабочих отрасли и примерно треть металлорежущих станков [1]. Разработана федеральная программа «Техническое перевооружение и развитие металлургии России», в рамках которой предусмотрен переход от системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) к новой системе ремонтов по фактическому состоянию на основе результатов диагностирования. Серьезный недостаток системы ППР заключается в том, что план ремонтов составляется по среднестатистическим данным о выходе из строя деталей и узлов. Ремонт по регламенту зачастую приводит к замене исправного оборудования и не исключает аварии между ремонтами. Подсчитано, что затраты на ремонт оборудования без системы диагностики составляют, в среднем, 60% от его первоначальной стоимости, а с системой диагностики такие затраты в десять раз меньше. Существующие системы диагностики прокатных станов имеют недостаток: при
диагностировании не вычисляется остаточный ресурс — это подчеркивает актуальность диссертационной работы.
С целью предотвращения аварий прокатных станов, вызванных внезапным разрушением высоконагруженных деталей приводов клетей, в диссертации разработана методика расчета усталостной долговечности с учетом истории нагружения, а также программное обеспечение и аппаратура для мониторинга остаточного ресурса.
Методика проиллюстрирована на примере автоматстана 220 ПНТЗ Первоуральского новотрубного завода (рис.В. 1,а), трехвалкового стана ЭЗТМ-80 Электростальского завода тяжелого машиностроения (рис.В. 1,6), клети 350 (рис.В.1,в) сортового стана Бхилайского металлургического комбината (Индия), лабораторно-промышленного стана ДУО-140 (рис.В.1,г)
Электростальского политехнического института (филиала московского института стали и сплавов).
Рис. В.1. Общий вид приводов клетей прокатных станов
В диссертации получены новые научные результаты:
1. Построены блоки нагружения деталей приводов клетей прокатных станов на основе данных цикловой нагруженности этих деталей с учетом годового сортамента.

зависящими только от относительного числа циклов нагружений п/Ы (псевдоповреждеиий).
То есть считается, что кривые накопления усталостных повреждений при различных уровнях напряжений сливаются в одну кривую с уравнением V = у(п/Ы) (рис.2.17).
Это автомодельный процесс накопления усталостных повреждений [8], скорость которого может быть представлена в виде произведения двух функций, одна из которых ср(у) зависит только от накопленного усталостного повреждения V, а другая — только от уровня амплитуд напряжений т, т.е. имеем кинетическое уравнение усталостного разрушения в виде
^ = Ф(у) (2.10)
ёп 4 у]Ч(т) 4
Из (2.10) следует, что число циклов до разрушения при переменных во времени уровнях амплитуд напряжений можно определить из соотношения
<21,)
Последнее равенство непосредственно следует также из линейной гипотезы накопления усталостных повреждений. То есть при автомодельных нелинейных процессах накопления усталостных повреждений условие линейного суммирования псевдоповреждений не нарушается.