Исследование условий эксплуатации, определение причин разрушений и обеспечение безотказной работы колонн мощных гидравлических прессов

• Автор: Сурков, Иван Александрович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ГЛАВА 1. Объект исследования, обзор литературы
и постановка задачи
1Л. Объект исследования
1.2. Сведения об отказах колонн
1.3. Напряженное состояние колонн в зависимости от
конструкции пресса и режима нагружения
1.4. Обеспечение жесткости станины пресса
1.5. Концентрация напряжений в витках резьбы
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. Состояние колонн действующих прессов и
программный комплекс для исследования условий
эксплуатации колонн
2.1. Данные об отказах колонн действующих прессов
2.2. Усталостная прочность сталей для изготовления колонн
2.3. Выбор метода и программы исследования условий эксплуатации колонн
2.4. Оценка точности математического моделирования задач о контактном взаимодействии и концентрации напряжений по результатам точных аналитических решений
2.5. Оценка точности математического моделирования многоэлементных соединений по результатам эксперимента методом фотоупругости
2.6. Построение математической модели узла колонна-гайки-поперечина и методика их исследования
2.7. Математические модели станин действующих прессов
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Исследование условий работы узла
колонна-гайки-поперечина и установление причин разрушений колонн

3.1. Влияние ребер и стенок поперечины на распределение
давлений в зоне контакта с гайкой колонны
3.2. Исследование прочности резьбы колонн при различных режимах работы и установление причины разрушения колонн
3.3. Исследование работы стыков между гайками колонн и
поперечинами методом математического моделирования
3.4. Уточненный расчет термического удлинения при затяжке колонн 85 Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Технология создания усилия затяжки, обеспечивающая
безотказную работу колонн мощных гидравлических прессов
4.1. Вероятностная составляющая термического удлинения
4.2. Технология затяжки колонн в поперечинах на основе детерминированной оценки вероятностных потерь термического удлинения
4.3. Результаты экспериментального исследования усилия
затяжки узла колонна-гайки-поперечина в цеховых условиях
4.4. Внедрение результатов работы
Выводы по главе 4
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Мощные гидравлические прессы, осуществляющие технологические процессы обработки давлением, входят в состав машин, составляющих основу промышленного и оборонного потенциала России. Продукция, выпускаемая на этих прессах, используется во всех отраслях промышленности.
Усилие гидравлического пресса, необходимое для обработки материалов давлением, воспринимается станиной. Гидравлические прессы развивают самые большие среди технологических машин усилия, поэтому детали станины имеют весьма высокие уровни удельных нагрузок, а их надежность определяет надежную работу мощного гидравлического пресса.
Станина гидравлического пресса, содержащая архитрав, колонны и основание, является самым распространенным типом станин мощных гидравлических прессов силой до 300 МН. Архитрав и основание, в зависимости от назначения и мощности пресса, имеют различные конструкции, но конструкция колонн остается практически неизменной, поэтому вопросы обеспечения безотказной работы колонн являются общими для различных типов гидравлических прессов.
Разрушения колонн, длина которых может превышать двадцать метров, а масса достигать 100 тонн, в большинстве случаев являются внезапными. Только технологический цикл изготовления колонны мощного гидравлического пресса составляет от 1,5 до 2 лет, поэтому разрушения колонн приводят к длительным простоям прессов, а во многих случаях, к простоям высокоцикличных технологических линий.
Расчеты колонн, являющихся элементом станины гидравлического пресса, подробно освещены в работах по гидропрессостроению. Однако, ни в одной из работ не указаны какие-либо принципиальные моменты расчетного, конструктивного или технологического характера, снижающие прочность колонн и ограничивающие их долговечность. Подтверждают

Принципиальная расчетная схема модели, представленная на рис. 2.16, одинакова для всех находящихся в эксплуатации станин прессов колонного типа. Сила, действующая на архитрав со стороны цилиндра (на рисунке не показан), задается нагрузкой равномерно распределенной по линии контакта архитрава с цилиндром. Сила, действующая на основание, задается нагрузкой равномерно распределенной по площади контакта деформируемого тела с элементами штампового набора. От основания к архитраву сила прессования передается через колонны. Между гайками и поперечинами заданы условия контакта (линии а - а, рис. 2.16). Так же заданы условия контакта между основаниями и наборами штамповых плит.
Целью настоящей работы является предупреждение разрушений резьбы колонн, для чего необходимо определить напряжения в витках резьбы с учетом совместной работы с витками гайки. При расчете винтовую линию резьбы заменяют концентрическими окружностями, поэтому для колонны диаметром 800 мм с шагом резьбы 24 мм получаем 30 поверхностей контактного взаимодействия. Решение задачи, содержащей 4 обширные зоны контакта по площадям а-а и 30 зон контакта в резьбовой части представляет значительные трудности. Для сокращения объема и времени вычислительных работ в конструкцию модели узла колонна - гайка внесено упрощение: колонна и гайка рассматриваются как одно целое. Обоснование этого упрощения, полученного сопоставлением деформаций резьбовой части и участка колонны, расположенного в колонном стакане между внешней и внутренней гайками, представлено ниже.