«МАТЕРИАЛЫ Международной научно-технической конференции Дніпро-М Проблемы механики горно-металлургического комплекса 28 - 31 мая 2002 года Днепропетровск 2002 1 28 - 31 мая 2002 года в Национальном горном университете ...»

На основании проведенных исследований предложен способ упрочнения поверхностей изделий, включающий цикличное воздействие на поверхность высокоскоростными струями рабочего вещества. Разработана и опробована группа технологий и выпущены опытные партии различных изделий повышенной эксплуатационной стойкости.

ОПТИМАЛЬНИЙ ВИБІР АНТИФРИКЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ

Пістунов І.М., Національний гірничий університет, Дніпропетровськ Цапко В.К., Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ Застосування антифрикційних матеріалів в вузлах тертя промислового устаткування часто гальмується складністю їх найкращого підбору для конкретних режимів роботи, які детально досліджені для більшості машин і агрегатів з визначенням статистичних характеристик розподілу навантажень, швидкостей та тощо для циклових змін. Це дозволить підвищити надійність машин, що є одним з найважливіших завдань забезпечення економічної ефективності суспільного виробництва і прискорення технічного прогресу.

Надійність конструкції закладається на етапі проектування машин і механізмів. Конструктор, як правило, розраховує на міцність її деталі, обґрунтовано вважаючи, що їхнє руйнування може стати причиною виходу з ладу машини. У той же час найбільш частою причиною відмов машин є не їхнє руйнування внаслідок недостатньої міцності, а знос вузлів тертя, внаслідок зносу яких виникають функціональні відмови, знижується продуктивність машин, збільшуються витрати енергії на виробництво одиниці продукції, порушується кінематична точність механізмів, з'являються непередбачені розрахунком додаткові навантаження, вібрації, шум і т.д.

Керування показниками надійності машини на етапі проектування нерозривно пов'язане з розробкою й удосконалюванням розрахункових методів визначення їхнього зносу. Іншим напрямком керування механічними показниками вузлів тертя є забезпечення зменшення втрат на тертя, що дозволяє покращити енергетичні показники приводу, зробити його меншим.

Розробка методів розрахунку ресурсу внаслідок зносу чи потрібної потужності приводу механізму на підставі затрат на тертя вузлів машин гірничо-металургійного комплексу є найважливішим завданням, вирішення якого спрямоване на підвищення надійності і зносостійкості машин і устаткування, зменшення затрат на їх експлуатацію.

Труднощі в розробці розрахункових методів прогнозування зносу та коефіцієнта тертя обумовлені наявністю різних за своєю природою процесів, що відбуваються на поверхнях тертя, і впливом на них численних взаємозалежних факторів. При цьому самі фактори-аргументи можуть змінюватися в часі і по поверхні контакту деталей. Недостатня вивченість складних фізико-хімічних процесів, що протікають на поверхнях контакту при терті, імовірнісний характер процесів тертя і зносу, обумовлений дискретністю контакту шорсткуватих поверхонь, природою втомлювального руйнування, випадковим характером параметрів зовнішнього впливу, властивостей матеріалів і вихідної геометрії сполучених деталей,— фактори, що ускладнюють розробку детермінованих методів розрахунку.

Тому на перший план при розрахунках зносу антифрикційних матеріалів виходять експериментальні методи, коли зразки матеріалів проходять випробування для різних схем тертя (“торець–торець”, “вал-втулка”, “сферична опора” тощо).

Вже перше побіжне вивчення цієї інформації показує, що конструктору важко вибрати потрібний антифрикційний матеріал серед значної кількості існуючих. Отже, для оптимального їх вибору потрібно застосовувати аналітично-апроксимаційний підхід.

Сформульована оптимальна задача, виходячи з очевидних міркувань такого підбору значень фізико-механічних властивостей антифрикційних матеріалів, щоб було досягнуто мінімум значень коефіцієнта тертя або інтенсивності зносу, за умови дотримання режимів роботи в межах, де ці матеріали зберігають свою працездатність. На підставі припущення, що для певної групи антифрикційних матеріалів існує залежність коефіцієнта тертя та інтенсивності лінійного зносу від режимів роботи та фізико-механічних параметрів була поставлена задача оптимального вибору антифрикційних матеріалів за критеріями мінімуму – втрат на тертя та інтенсивності зносу. Як фізико-механічні властивості матеріалів були вибрані твердість за Брінеллем та крайовий кут змочування. Визначено аналітичну залежність лінійної інтенсивності зносу від фізико-механічних параметрів антифрикційного матеріалу, твердість за Брінеллем яких не перевищує 160 МПА. На прикладі для вала підіймального стола стана 550 було показано порядок застосування запропонованого алгоритму і розраховані оптимальні параметри антифрикційних матеріалів. За довідниками знайдені матеріали, які найбільше відповідають цим оптимальним параметрам.

Запропонована методика була прийнята для використання в УкрНДІАчормет (м. Дніпропетровськ) для використання при проектуванні нових та при плануванні ремонту зношених вузлів тертя.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПОВЗУЧОСТІ ТА ДОВГОТРИВАЛОЇ

МІЦНОСТІ СПЕЧЕНИХ ПОРОШКОВИХ МАТЕРІАЛІВ

Бодун В.М., Луцький державний технічний університет, Луцьк На даний час відсутні єдині, підтверджені дослідами критерії оцінки процесів повзучості та довготривалої міцності порошкових матеріалів. Це пов’язано з рядом труднощів, які включають в себе технологію отримання дослідних зразків різної пористості з стабільними механічними властивостями та експериментальними труднощами.

Робота з експериментального дослідження включає в себе розробку методики проведення експериментів, технологію отримання дослідних зразків різної пористості, розробку установки для досліджень, яка дозволить провести експерименти в широкому діапазоні температур при простих і складних напружених станах.

На першому етапі, реалізувавши ці всі пункти, були проведені експерименти з дослідження повзучості та довготривалої міцності спечених порошкових матеріалів ПМС-1, пористістю 6-19%, ПЖР-3 – 15-30% при простих напружених станах (розтяг, стиск, кручення). Досліджено вплив пористості, температури досліджень, виду напруженого стану на швидкість деформації повзучості та довготривалу міцність.

Перші експериментальні дані дозволили виявити ряд особливих критеріїв повзучості та довготривалої міцності щодо пористих матеріалів, а саме: характер діаграм повзучості та довготривалої міцності в залежності від напруженого стану, вид руйнування матеріалів та багато інших, які раніше не були дослідженими.

АНАЛІЗ СТРУКТУРИ КОНСТРУКЦІЙНИХ ПОРОШКОВИХ ВИРОБІВ НА ОСНОВІ

ГЕОМЕТРИЧНО-ІМОВІРНІСНОГО ОПИСУ УПАКОВКИ ЧАСТОК

ПОРОШКУ СФЕРИЧНОЇ ФОРМИ

Тулашвілі Ю.Й., Кошелюк В.А., Луцький державний технічний університет, Луцьк Одним із перспективних напрямків створення ресурсозберігаючих технологій машинобудівного виробництва є отримання заготовок для конструкційних деталей із порошкових матеріалів. При проектуванні технологічних процесів виготовлення заготовок виникає ряд завдань, пов’язаних із забезпеченням заданих властивостей матеріалу та необхідних експлуатаційних характеристик конструкційних деталей.

Вивчення властивостей пористих матеріалів прямо пов’язане із розв’язанням технічних та технологічних завдань, що виникають перед інженерами, що займаються розробкою конструкцій, до яких входять деталі з порошкових матеріалів, а також впровадження технологій їх виготовлення.

Найбільша увага приділяється питанню отримання заданих механічних характеристик пористого порошкового матеріалу.

В процесі аналізу існуючих технологій та при синтезі нових технологічних процесів отримання конструкційних порошкових виробів є доцільним розглянути такі характеристики вихідних матеріалів, як форма часток, гранулометричний склад, насипна густина, відносна густина, які суттєво впливають на характер процесу виготовлення та формування структури матеріалу. Структура та рівень міцнісних характеристик порошкового матеріалу закладається з перших операцій його виготовлення. Формування є однією з найважливіших операцій, з яких розпочинається закладання структури матеріалу.

Структуру порошкових матеріалів на сьогодні прийнято оцінювати за такою важливою загальною характеристикою, як пористість. Вона інтегрально охоплює всі складові внутрішньої структури матеріалу, такі як розмір і форма пор, зернистість, відносна густина. Дана величина та зерниста будова матеріалу буде залежати від технологічних параметрів вихідних порошків. Тому доцільно вивчити вплив цих параметрів та описати їх.

Відомі рівняння формування (пресування) математичних залежностей між тиском пресування та щільністю порошкового матеріалу, відносним об’ємом, зміною пористості встановлено у працях М.Ю.Бальшина, Гекеля, Г.Ждановича, О.В.Романова та багатьох інших. Проте вихідною величиною в даних залежностях є величина пористості, яка характеризується гранулометричним складом металічного порошку.

При вивченні процесу формування варто враховувати статистичний характер сруктурної і геометричної активності в обсязі формовки, що визначає статистичний характер розвитку міжчасткових контактів по їхній формі, розміру і структурній досконалості. На стадіях формування ми маємо можливість визначати геометричні параметри частинок (розміри та форму). Вивчаючи та аналізуючи поведінку порошинок як простого елемента сукупної системи, можна прогнозувати величину пористості в залежності від розміру та форми самих порошинок.

ЗАДАЧИ МЕХАНИКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН

Большаков В.И., Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск Металлургия является базовой отраслью экономики Украины, она дает ежегодно около 25 % валового национального продукта и обеспечивает более 40 % валютных поступлений. Развитие этой отрасли и обеспечение конкурентоспособности металлопродукции в значительной степени определяет состояние и перспективы улучшения экономического положения нашего государства.

Главным направлением совершенствования металлургического производства является внедрение новых энергосберегающих технологий, создание, реконструкция и модернизация оборудования, совершенствование режимов его работы, увеличение надежности и долговечности. Эти меры должны, в конечном счете, обеспечить высокое качество продукции при уменьшении эксплуатационных затрат.

Для создания и освоения новых машин, превосходящих мировой уровень по техникоэкономическим показателям, надежности, долговечности и ремонтопригодности, необходимо решать следующие научно-технические задачи:

1. Анализ и обобщение опыта эксплуатации, методов расчета и исследования, методик и результатов диагностики состояния и режимов работы металлургического оборудования, изучение причин аварий.

2. Развитие научно-методической базы для расчетов, исследования, экспертизы и освоения металлургических машин и агрегатов.

3. Совершенствование методов расчета динамики, прочности и выносливости деталей машин, нелинейных систем электро- и гидромеханических приводов машин с учетом податливости связей.

4. Разработка научно-методической и технической базы для широкого применения в металлургии систем автоматизированной диагностики состояния и точности реализации заданных режимов работы оборудования.

5. Создание методики организации ремонтов и обслуживания оборудования по его фактическому состоянию на основе результатов диагностики.

Необходимо на современной научно-технической основе развернуть работы по созданию новых и модернизации действующих машин и агрегатов металлургического производства:

высокоэффективных, компактных и надежных машин для дробления, фракционирования, транспортирования и дозирования шихтовых материалов на аглофабриках, в доменных, сталеплавильных и ферросплавных производствах;

отечественной конструкции бесконусного загрузочного устройства, средств автоматизированного контроля профиля, уровня и других характеристик шихты и газов в металлургических агрегатах, гидрофицированного оборудования для оснащения литейных дворов, аспирации и газоочистки помещений;

надежной и долговечной конструкции многодвигательного привода прокатных станов, наклона конверторов и электропечей с минимальными динамическими нагрузками, а также механизмов и устройств, для автоматизированного отбора проб и замера показателей хода технологического процесса;

основных и вспомогательных механизмов машин непрерывной разливки стали;

высокоскоростных блоков для прокатки катанки и устройств, для регламентированного ее охлаждения, нанесения покрытий и упаковки;

высокоэффективных и малодинамичных приводов непрерывных прокатных станов, оснащенных электроприводами переменного тока с частотным регулированием скорости вращения; моталок, ножниц и других вспомогательных механизмов, систем управления параметрами листового и сортового проката;

совершенных и экономичных установок для термического упрочнения проката в потоке непрерывных станов с прокатного нагрева, систем контроля и управления свойствами стального проката;

оборудования для высокопроизводительного брикетирования мелкофракционных материалов и отходов металлургического производства с целью их возврата в технологический цикл.

ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ ПРИВОДА ПРОКАТНОГО СТАНА

Веренев В.В., Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск Причина существенных ударных нагрузок в период захвата металла валками, а также колебательных явлений в установившемся режиме прокатки заключается в особенности частотных свойств главных линий клетей. Например, близость двух низших собственных частот, а также их совпадение с частотой вращения валковой системы приводит к биениям и усилению амплитуды колебаний момента сил упругости. В свою очередь собственные частоты и их отношение зависят от конструктивных параметров линии привода. Путем выбора размеров основных элементов можно управлять частотными свойствами.

Предложенная методика основывается на использовании аналитической зависимости собственных частот от упруго-массовых параметров линии привода, представленной в виде трехмассовой системы. Учитываются установленные особенности изменения отношения частот от соотношения податливости участков двигатель-редуктор и редуктор-валки. Учитывается также экспериментальная зависимость параметров, характеризующих динамику линии (коэффициент динамичности, размах колебаний) от отношения частот, которое принято в качестве критерия оптимизации.

На основании этих зависимостей задаются величиной отношения частот, при которой коэффициент динамичности или размах колебаний уменьшаются до требуемого уровня. Это ограничение учитывается в приведенной аналитической зависимости для соотношения L/D4 двух элементов, расположенных до и после редуктора. В результате конструктор получает в свое распоряжение ряд оптимальных значений непосредственно длин и диаметров основных элементов линии привода. Методика предназначена для выбора параметров линии привода с редуктором для клетей широкополосных станов горячей и холодной прокатки, а также для заготовочных и сортовых станов.

ВИБРАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ

Физико-технологический институт металлов и сплавов НАНУ, Киев При разработке новых технологических процессов литейного производства использование вибрации позволяет значительно расширить технологические возможности и диапазон достигаемых технических показателей. На большинстве литейных предприятий вибрационные технологии задействованы для изготовления форм, создания внешнего воздействия на жидкий и кристаллизующийся металл с целью улучшения его структуры, для очистки поверхности отливок и снятия остаточных напряжений в деталях.

Ряд проводимых исследований в ФТИМС НАН Украины охватывает область использования вибраций низкочастотного диапазона генерируемых центробежными вибровозбудителями с управляемым электрическим приводом. Разработка вибровозбудителей с регулируемыми параметрами частоты и вынуждающей силы обеспечила возможность построения автоматизированных систем управления процессом вибрационной обработки отливок для стабилизации их размерной точности и снижения остаточных напряжений. Разработаны и теоретически обоснованы новые способы вибрационного старения для плоских рамных отливок, длинномерных деталей и чугунных отливок коробчатой формы. Установлены оптимальные параметры контроля эффективности процесса старения по изменению интегральных энергочастотных характеристик вибровозбудителей колебаний. Разработано и создано специальное оборудование, основу которого составляют центробежные вибровозбудители с регулируемым приводом частоты вращения двигателя. Основные типы оборудования с применением центробежных вибровозбудителей:

установки для старения отливок и снижения остаточных напряжений «Вибростар», «Вибростар 1», «Вибростар М»;

вибростенды для уплотнения сухих песчаных форм под действием вибрации и вакуума;

виброплатформы для обработки вибрирующих форм в вакуумных плавильных индукционных установках.

Для формирования режимов нагружения разработаны системы управления, базирующиеся на применении электронных устройств управления и микропроцессорной техники. Использование нового поколения преобразователей частоты с диапазоном выходных частот 0,2 – 400 Гц и высокой степенью стабилизации скорости двигателя позволили в 1,3 – 1,5 раза поднять верхний предел возбуждаемых вибровозбудителями частот и уменьшить, по сравнению с приводами постоянного тока, в 1,5- 2 раза их массу.

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В ПРОКАТНЫХ СТАНАХ

Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск Повышенная динамика при прокатке изначально обусловлена особенностью прежде всего самого технологического процесса, а также условиями эксплуатации прокатного оборудования. В настоящее время финансовые возможности отечественных производителей по закупке новых прокатных станов и модернизации существующего основного механического оборудования ограничены. Внедрение новых технологий прокатки требует улучшения качества работы и повышения производительности оборудования, что приводит к усталостному износу и отказам оборудования.

В то же время происходит модернизация электроприводов, применяются компьютерные информационные системы. В этой ситуации для увеличения ресурса оборудования наиболее оправданным и экономически эффективным является разработка и внедрение систем автоматического контроля, включающих дополнительные функции управления для снижения нагрузок и текущей диагностики оборудования, что требует новых подходов к составлению моделей и исследованию колебательных явлений при прокатке.

В соответствии с существующими подходами и методами расчета динамических процессов в прокатных станах, линию привода и валковую систему клети представляют в виде расчетной схемы с небольшим числом приведенных масс и постоянной жесткостью связей между ними с учетом зазоров. С одной стороны ограничение числа масс оправдано для приближенных оценок и аналитических решений, а с другой стороны было вызвано ранее низким быстродействием вычислительной техники при расчете многомерных систем, в том числе нелинейных. При построении детерминированных диагностических моделей колебательных процессов в оборудовании необходима более подробная детализация свойств и состава элементов расчетных схем. А именно, учет большего числа масс в редукторе и связей с переменной жесткостью в зубчатых зацеплениях, расчет колебаний отдельно каждого валка и движения металла в очаге деформации с периодически разрывающейся фрикционной связью между ними. Эти периодические воздействия по своему характеру являются параметрическими возмущениями и могут при определенных условиях с одной стороны вызывать усиление колебаний в стане, а с другой стороны параметры этих колебаний являются важными диагностическими признаками, так как непосредственно зависят от условий контактного взаимодействия в зубчатых зацеплениях и в очаге деформации.

На примере редукторного привода вертикальных валков слябинга показаны возможности компьютерного моделирования периодических возмущений в зубчатом зацеплении и связанного с этим переходного параметрического резонанса при разгоне и торможении привода. Рассмотрены особенности взаимодействия параметрических колебаний в разветвленной механической системе редуктора и способы их регистрации для контроля и диагностики. Показано влияние настройки электрических параметров параллельных приводов постоянного тока на характер колебаний в зубчатом зацеплении редуктора.

Разрыв фрикционной связи металла с валками приводит к буксованию валков по металлу при захвате на обжимных станах и первых черновых клетях станов горячей прокатки. На станах холодной прокатки внешним проявлением фрикционных колебаний являются полосы различной шероховатости, поперечные к направлению прокатки, как на листе, так и рабочих и опорных валках.

По принятой терминологии этот дефект получил название «ребристость» (английское chatter).

Анализируются ограничения подхода на основе уравнения Лагранжа, где не учитывается распределение сил трения в зоне контакта, а колебания системы считаются «малыми», происходящими около точки равновесия. Предлагается для анализа фрикционных колебаний использовать закон сохранения кинетической энергии системы. Приводятся дифференциальные уравнения движения металла в периоды сцепления и скольжения. Показано, что изменения сил трения в фрикционной связи являются параметрическими колебаниями, которые могут усиливаться при синхронизации с внешними воздействиями в прокатном стане. Результаты экспериментальных исследований высокочастотных вибраций при холодной прокатке сопоставляются с данными моделирования.

Рассматриваются способы регистрации фрикционных колебаний для контроля и диагностики условий трения в очаге деформации.

ВЕСОДОЗИРУЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНОЙ ШИХТЫ

Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Для получения сплавов заданного химического состава в плавильных агрегатах литейных цехов (вагранках, индукционных и дуговых электропечах) необходимо строго соблюдать расчетное соотношение между химическими элементами в шихте при дозировании ее компонентов. Шихтовые материалы неоднородны по форме, размерам и массе отдельных кусков, химическому составу и магнитным свойствам, что создает определенные трудности дозирования, усложняет условия эксплуатации применяемого оборудования, приборов и средств автоматизации, повышает требования к ним, особенно в отношении ударостойкости и помехоустойчивости.

В Физико-технологическом институте металлов и сплавов НАН Украины на основе многолетних исследований создано весодозирующее оборудование для кусковых шихтовых материалов, отвечающее требованиям технологии плавки, как в отношении ударостойкости, так и по метрологическим показателям процесса дозирования. В состав оборудования входят:

электромеханические подающие устройства, включающие расходный бункер призматичнопирамидальной формы с нежестким креплением на основании, снабженный механизмом низкочастотного встряхивания (60-120 1/мин) с электромеханическим либо электромагнитным приводом, пластинчатый либо вибролотковый питатель, датчик наличия материала на питателе и блок управления;

электромагнитные подающие устройства в виде сплошного (М22, М42, М62 и др.) либо секционного электромагнитного схвата;

бункерные и платформенные электромеханические весы стационарного и передвижного исполнения с повышенной ударостойкостью;

микропроцессорный блок индикации массы и управления процессом дозирования;

программное обеспечение, реализующее разработанные специализированные алгоритмы дозирования компонентов и составления шихты.

Это оборудование позволяет строить автоматизированные системы последовательного, параллельного и комбинированного дозирования и загрузки шихты в плавильные агрегаты производительностью 3-50 т/ч.

В докладе рассмотрены конструктивные особенности весодозирующего оборудования, приведены результаты испытаний и эксплуатации в производственных условиях, рекомендации по его применению в шихтоплавильных отделениях литейных цехов.

РОЗРОБКА КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ТРИБОТЕХНІЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

З ВИСОКОПОРИСТОЮ ОРІЄНТОВАНОЮ МЕТАЛЕВОЮ МАТРИЦЕЮ

Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ Для сучасного машинобудування однією з важливих проблем є розробка нових композиційних матеріалів триботехнічного призначення (антифрикційних і фрикційних) із заданими службовими характеристиками (коефіцієнт тертя, допустима швидкість зношування, максимально допустима температура в зоні тертя та інше). Структура і властивості відомих металополімерних композиційних матеріалів не завжди відповідають оптимальним параметрам, оскільки в них відсутня система відкритих пор із направленою орієнтацією, що не дозволяє повністю заповнити пористий простір матриці полімерним композиційним матеріалом.

Створені нові композиційні матеріали триботехнічного призначення з покращеними характеристиками. Цей ефект зумовлений особливостями структури металевої пористої матриці. Для розроблених матеріалів в якості металевої матриці запропоновано принципово новий за структурою матеріал – газар. Газари – це високопористі метали (мідь, бронза, чавун, вуглецева сталь та інші) з скрізними відкритими порами й чіткою їх орієнтацією. Розміри і кількість пор на робочих поверхнях матеріалу, а також їх спрямована орієнтація можуть змінюватись у широких межах у залежності від призначення. Для поліпшення триботехнічних характеристик газарів розроблені теоретичні методи визначення отимальних режимів заповнення високопористих орієнтованих металевих матриць методами прямого пресування та екструзії і створена технологія виготовлення багатокомпонентних металополімерних, металокерамічних і металокерамополімерних матеріалів для елементів пар тертя і ущільнень вузлів машин та апаратів.

Експериментально досліджені фізико-механічні властивості отриманих матеріалів, а також визначені їх триботехнічні характеристики в різних умовах експлуатації. Встановлено, що для пар тертя на основі газарів чавуну з розмірами пор 0,7 … 2,5 мм і пористістю 32 … 35% при заповненні пор композиційним полімером на основі реактопласту зносостійкість їх значно зростає в порівнянні з сірим чавуном. Так, при швидкості ковзання 0,1 … 1,0 м/с і питомому навантаженні 0,2 … 0,7 МПа в режимі технічного сухого тертя зносостійкість наповненого газару в 15 … 20 разів вища. Аналогічні закономірності встановлені і для пар тертя на основі газарів із бронзи.

КОНСТРУКТИВНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

МАШИН ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫРЬЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОГНЕУПОРОВ

Цапко В.К., Пилипчатин Л.Д., Гулковский Д.П., Вышинский В.Т., Чернавский Г.Г., Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск Для среднего и мелкого помола кварцита, шамота и других материалов исключительно широкое применение в огнеупорной промышленности нашли бегуны. В зависимости от конструктивных и технологических особенностей машины этого класса реализуют технологический процесс либо непрерывно, либо периодически по некоторому циклу. В бегунах с неподвижной чашей при вращении катков развиваются значительные центробежные силы, что в отдельных случаях приводит к возникновению аварийных ситуаций (срыв катков, деформации элементов привода вращения и т.п.). Одно из решений для устранения этого недостатка – уменьшение масс, участвующих в сложном вращательном движении.

Для крупного и среднего дробления используются щековые дробилки, применяемые во многих отраслях народного хозяйства (в основном в горно-рудной промышленности и промышленности строительных материалов).

В дробилках с простым движением подвижной щеки траектории движения точек подвижной щеки представляют собой или прямые линии или части дуги окружности. Из-за малого хода сжатия верхняя часть камеры дробления работает плохо и не обеспечивает достаточным количеством материала нижние, более активные зоны камеры дробления, что приводит к значительному снижению производительности.

В дробилках со сложным движением подвижной щеки траектории движения её точек представляют собой замкнутые кривые. Хотя при дроблении абразивных материалов с высокими прочностными характеристиками это приводит к быстрому изнашиванию дробящих плит, в условиях огнеупорного производства эти потери компенсируются за счёт существенно меньших затрат энергии на разрушение.

Анализ показателей функционирования этих агрегатов на предприятиях огнеупорной отрасли и соответствующих цехов и участков на металлургических заводах Украины показал, что эти агрегаты обуславливают появление узких мест в технологических циклах основных производств. Низкий уровень надежности, малые межремонтные сроки эксплуатации основных деталей и узлов могут быть объяснены как структурным несовершенством этих агрегатов, так и высоким уровнем динамичности функционирования, что ставит задачи на выполнение исследовательских и конструкторских работ, направленных на выявление особенностей их работы с использованием последних достижений теории и практики машиноведения.

ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛАВНЫХ ПРИВОДОВ

СТАНОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск Результаты теоретических и экспериментальных исследований главных приводов существующих станов холодной прокатки труб (ХПТ) показали, что при форсировании их скоростных режимов работы в основных деталях и узлах этих приводов возникают большие динамические нагрузки, во много раз превышающие расчётные, поэтому долговечность их работы значительно ниже проектной.

Особенность конструкции главных приводов станов ХПТ заключается в том, что они представляют собой два замкнутых, последовательно расположенных силовых контуров с пассивной внутренней связью и односторонним приложением крутящего момента от двигателя к ведущему валу.

Наличие пассивной внутренней связи между кривошипными зубчатыми колёсами усиливает статическую неопределимость привода и приводит к появлению и циркуляции в замкнутых контурах привода избыточных пассивных энергий, что приводит к повышению неравномерности нагружения шатунов.

Экспериментальными исследованиями установлено, что усилия в шатунах стана ХПТ-32 носят явно выраженный динамический характер, максимальные значения напряжений больше в правом шатуне, как при прямом, так и обратном ходе клети, а коэффициент неравномерности нагружения шатунов при этом колеблется от 1,8 до 2,2. У станов ХПТ-55 и ХПТ-75/90 нагрузка в шатунах изменяется в основном как и у станов ХПТ-32, однако, значение коэффициента неравномерности достигает 2,5…3,2 (для станов ХПТ-55) и 2,7…3,5 (для станов ХПТ-75/90), а в определённые фазы движения клети усилия в шатунах имеют даже противоположные знаки.

Наиболее эффективно выравнивание нагрузки между шатунами можно достигнуть путём одновременного устранения вредного влияния внутренней пассивной связи и одностороннего приложения крутящего момента от двигателя к ведущему валу. Экспериментальные исследования главных приводов станов ХПТ-32, модернизированных с учётом вышеприведеных рекомендаций, показали, что произошло выравнивание распределения нагрузки и значение коэффициента неравномерности соствило 1,3…1,5. Амплитуды колебаний динамической составляющей также уменьшились. Это произошло потому, что у кривошипных шестерён появилась дополнительная степень свободы – возможность свободного относительного поворота, а крутящий момент от двигателя приложен в средней части быстроходного вала.

ПРИМЕНЕНИЕ ОТБОЙНО-ВОЗДУШНОЙ СЕПАРАЦИИ СТРУЖКИ

ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТАБИЛЬНОЙ РАБОТЫ ЦЕНТРИФУГ

Запорожская государственная инженерная академия, Запорожье Донецкий государственный научно-исследовательский и проектный институт цветных металлов, Для стабилизации процесса центрифугирования стружки цветных металлов от смазочноохлаждающих жидкостей предложено отделять кусковый лом от стружки в отбойно-воздушном сепараторе (ОВС). Установлены оптимальные параметры ОВС, выполнен расчет и планирование полного факторного эксперимента.

Сырье, поступающее на предприятия вторичной цветной металлургии, в значительной степени представлено стружкой. Количество смазочно - охлаждающей жидкости (СОЖ) на ее поверхности составляет примерно 20 %, содержание кусковых отходов в стружке до 15%.

Прямой переплав такой стружки нецелесообразен, так как он сопровождается большими потерями металла за счет его окисления и загрязнением атмосферы продуктами сгорания СОЖ. Поэтому стружку перед плавкой подвергают термическому обезжириванию, однако высокое содержание СОЖ в стружке приводит к неустойчивой работе сушильных установок в автоматическом режиме.

Перспективным методом стабилизации работы сушильных установок и повышения их производительности является предварительное удаление СОЖ в поле центробежных сил. Для стабильной работы центрифуг необходимо удалить кусковые отходы из стружки. С этой целью в ДонНИПИЦМ разработан отбойно-воздушный сепаратор, в котором выделение кусковых отходов происходит при совместном воздействии на исходный материал удара бил ротора и поперечного потока воздуха, приводящего к изменению траектории полета кусковых отходов и стружки.

Исследования работы сепаратора проведены на стружке сплавов на медной основе (латунь свинцовистая) с содержанием СОЖ 6-8%. По составу стружка на 90% представлена крупностью менее 10 мм, содержание кусковых отходов составляет 2-14%.

Первыми постановочными опытами установлены исходные конструктивные и технологические параметры сепарации: ротор диаметром 280 мм с 12 билами высотой 40 мм и полукруглой верхней частью, угол наклона лотка вибропитателя 22°, угол наклона пластин жалюзи к горизонтали 45°, ширина окна на нагнетающем 150 мм, масса металла в брезентовой шторке – 900 г.

Оптимальный режим сепарации определяли по взаимодействию следующих факторов: скорости вращения ротора, положения (открытия) заслонки на всасывающем воздуховоде, положения регулятора между отсеками для кусков и стружки по отношению к оси ротора. Производительность сепаратора при исследованиях принята 5 т/ч, отклонение ± 5%, содержание кусковых отходов 5%. Отходы представлены латунными цилиндрами диаметром 28-30 мм длиной 53-62 мм. Масса цилиндров 310-320 г.

Пробу стружки массой 60 кг смешивали с кусковыми отходами массой 3,15 кг (10 штук цилиндров) и пропускали через сепаратор. Контрольное время прохождения пробы через сепаратор – 46 с. В установленном режиме сепарации пропускали по 3 пробы стружки с отходами и определяли среднее значение извлечения кусков из стружки.

Результаты отбойно-воздушной сепарации стружки показали, что лучше извлекаются кусковые отходы с примерно равными поперечными размерами.

Применение ОВС дает возможность извлечь из стружки до 75% кусковых отходов, повысить стабильность работы центрифуг, что снизит выбросы вредных веществ в атмосферу при сушке стружки и позволит получить металл высокого качества и с наибольшим металлургическим выхо- дом.