Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в различных отраслях промышленности широко применяют вращающиеся технологические барабаны (ТБ). ТБ - это промышленные установки с вращательным движением вокруг собственной оси и предназначенные для нагрева и транспортирования сыпучих материалов с целью их физико-химической обработки (рис. 1). К таким установкам можно отнести вращающиеся печи для спекания шихт при производстве глинозема, получения цементного клинкера, окислительного, восстановительного и хлорирующего обжига, прокалки гидроокиси алюминия, кокса, карбонатов, обезвоживания материалов, извлечения цинка или свинца и др.
ТБ в большинстве случаев работают непрерывно и даже кратковременные остановы в их работе могут приводить к значительным колебаниям температуры корпуса, его деформациям и разрушению внутреннего футерующего слоя. Возможные остановы приводят также к потере производительности ТБ. Останов, например, вращающейся цементной печи 05x185 м на один час приводит к потере производительности примерно на 60 т. В связи с этим к надежности их работы предъявляют повышенные требования. Наработка на отказ деталей и узлов ТБ должна быть не менее срока начала проведения планового капитального ремонта.
Однако на практике довольно часто наблюдаются остановы в работе ТБ по причине образования трещин на корпусе, перегрева корпуса из-за разрушения футерующего слоя, срыва башмаков, фиксирующих осевые смещения бандажей и т.п.
Проводимые ремонтные работы, особенно по восстановлению футеровки, требуют останова и охлаждения ТБ с потерей не менее 3...4 часов времени.
Основная причина появления дефектов, приводящих к отказам в работе, кроется в отклонении точности базовых поверхностей опор как в пределах одной, так и всех опор ТБ. Даже на вновь смонтированных агрегатах наблюдаются значительные отклонения формы и взаимного расположения базовых поверхностей, что приводит к нарушению условий контакта поверхностей качения ТБ.
При сборке такого крупногабаритного оборудования даже при высокой точности изготовления деталей не предприятии-изготовителе, при монтаже возникают значительные погрешности на замыкающих звеньях. Очевидно, что для обеспечения их точности в заданных пределах требуется использование метода пригонки - обработка базовых поверхностей, особенно у составных бандажей, после их сварки электрошлаковым способом. Перед монтажом обработке должны подвергаться также посадочные поверхности корпуса ТБ для установки бандажа. Эти работы позволят достичь требуемой точности формы и поворота базовых поверхностей бандажей и роликов, чтобы обеспечить оптимальные условия контакта на опорах ТБ.
На многих предприятиях при раскатке, более чем на допустимую величину,
поверхности качения опорных роликов обрабатывают, демонтировав их с ТБ,
или на работающем агрегате с использованием специальных переносных
станков. При последующей эксплуатации, уже через 1,5...2 месяца, опять
наблюдается раскатывание поверхностей на роликах с величинами,
превышающими допустимые. Очевидно, что для повышения
эксплуатационной надежности такого уникального оборудования как ТБ, необходимо обеспечить при сборке требуемую точность базовых поверхностей опор.
Необходимые условия и максимальный эффект можно достигнуть выполняя механическую обработку базовых поверхностей непосредственно на месте сборки, с использованием комплекса мобильного оборудования. Применение известных технологий обработки с использованием специальных переносных станков сдерживается недостаточным изучением механизма формирования погрешности при обработке базовых поверхностей и особенно поверхностей - основных баз составных бандажей.
Представленная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г.Шухова.
Цель работы: разработка технологического процесса с введением операций механической обработки базовых поверхностей, необходимого оборудования и средств технологического оснащения для достижения заданной точности замыкающих звеньев опор крупногабаритных ТБ при их сборке.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи:
1. Разработать технологический процесс, с введением операций
механической обработки базовых поверхностей промежуточных
звеньев опор ТБ непосредственно на месте их сборки.
2. Разработать математические модели формирования погрешности
направляющих поверхностей - основной и вспомогательной баз при их
механической обработке мобильным оборудованием, в том числе и
для условий неопределенности базирования.
3. Исследовать механизм формирования погрешности обработки базовых
поверхностей, выявить факторы и степень их влияния на точность.
Определить оптимальные геометрические и технологические
параметры процесса обработки.
-
Разработать комплекс мобильного оборудования и средств технологического оснащения для обработки базовых поверхностей опор непосредственно на месте сборки ТБ.
-
Разработать методику и алгоритм обработки базовых поверхностей опор непосредственно в условиях сборки ТБ.
Научную новизну работы составляет следующее:
Впервые для достижения точности на замыкающих звеньях опор крупногабаритных ТБ предложено ввести операции механической
обработки поверхностей - основных и вспомогательных баз промежуточных звеньев;
Математическая модель формирования погрешности поверхностей
- основных и вспомогательных баз промежуточных звеньев опор
ТБ при их обработке мобильным оборудованием;
Математическая модель формирования погрешности поверхностей
- основных и вспомогательных баз при обработке в условиях
неопределенности базирования;
Результаты теоретических и экспериментальных исследований в
виде принципиально новых: методики, схем, алгоритма обработки,
геометрических и технологических параметров, а также
необходимого мобильного оборудования и средств
технологического оснащения.
Автор выносит на защиту:
Новый, высокоэффективный технологический процесс сборки опор крупногабаритных ТБ с введением операций механической обработки базовых поверхностей промежуточных звеньев.
Математическую модель формирования погрешности при обработке базовых поверхностей опор ТБ мобильным оборудованием;
Математическую модель формирования погрешности при обработке базовых поверхностей опор ТБ в условиях неопределенности базирования;
Методику, схемы и алгоритм обработки базовых поверхностей промежуточных звеньев опор ТБ.
Научно-обоснованные конструктивные и технологические решения, использованные при конструировании, изготовлении и внедрении комплекса мобильного оборудования, обеспечивающего возможность обработки базовых поверхностей опор непосредственно на месте сборки ТБ.
Практическая ценность работы: Разработанный комплекс программ позволяет, вводя результаты измерений реальной формы базовых поверхностей, осуществлять моделирование с целью поиска оптимальных схем и параметров их последующей обработки. Практическое внедрение разработанного технологического обеспечения позволяет выполнить сборку опор технологических барабанов с точностью на замыкающих звеньях, не выходящих за пределы установленных допусков. Разработанная технология, комплекс мобильного оборудования и средств технологического оснащения позволяют осуществлять обработку базовых поверхностей непосредственно на месте сборки технологических барабанов, что позволяет значительно снизить стоимость работ.
Внедрение результатов работы: Разработанные математические модели позволяют осуществить поиск оптимальных схем и режимов обработки базовых поверхностей по измеренной величине биения с бесцентровой схемой.
Это позволяет исключить вероятность выведения из строя такого уникального оборудования как опоры технологических барабанов при неправильно задаваемых режимах их обработки.
Результаты исследований: методика обеспечения требуемой точности базовых поверхностей опор ТБ механической обработкой мобильным оборудованием; технологические процессы и комплекс мобильного оборудования, обеспечивающие возможность обработки базовых поверхностей опор ТБ непосредственно на месте их сборки - внедрены в отрасли строительных материалов: ОАО «Осколцемент», ОАО «Искитимцемент», ОАО ТД «Сибирский цемент», ОАО ПО «Якутцемент» и используются так же в учебном процессе в БГТУ им. В.Г. Шухова и БИЭИ, в курсе дисциплин «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки». Экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 704295,5 рублей.
Апробация работы: основные положения диссертационной работы неоднократно докладывались и обсуждались на международных и межрегиональных конференциях и получили одобрение:
Международных научно-практических конференциях «Наука и молодежь в начале нового столетия», г. Губкин, 2007,2008,2009гг.;
Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (XVIII научные чтения), г. Белгород, 2007г.;
Публикации: по теме диссертационной работы опубликовано 18 научных работ, в том числе 2 - в изданиях рекомендованных ВАК. Получен патент на полезную модель №77567 - «Станок для обработки бандажей и роликов».
Структура и объем диссертации: диссертация включает введение, 5 глав, заключение, приложения, список литературы, включающий 110 источников. Общий объем диссертации 167 страниц, включая 58 рисунков, 6 таблиц и 21 страницу приложений.
