Прогнозирование и повышение долговечности распределителей гидросбива окалины НШСГП по критерию износостойкости трибосопряжений Русанов, Владимир Андреевич

Введение к работе

Актуальность работы. Одной из важнейших проблем металлургического машиностроения, является вопрос повышения надёжности вспомогательного оборудования, обеспечивающего стабильность технологических процессов различных предприятий. В частности, на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки (НШСГП) в качестве управляющих устройств различных гидросистем - кантователей, моталок, печных толкателей, загрузочных столов и др., широко используют золотниковые распределители - гидроаппараты, основным запорно-регулирующим элементом которых является золотник.

Ужесточение требований к качеству поверхности горячекатаных полос, в частности, по дефекту «вкатанная окалина», требует использования на НШСГП гидравлических систем, управляемых двухпозиционными золотниковыми распределителями. Как показывает практика, уровень надежности именно золотниковых гидроаппаратов, определяет общую эксплуатационную надежность и долговечность гидросистемы в целом, и, следовательно, уровень технико-экономических показателей прокатного стана.

Основным видом отказов гидрораспределителей являются постепенные отказы, связанные с износом их трибосопряжений - «золотник - уплотнения» и «золотник - направляющие втулки». Поэтому актуальной народнохозяйственной проблемой является повышение надежности гидросистем удаления окалины на основе прогнозирования моментов отказов гидрораспределителей по критериям износостойкости его пар трения, а также разработка способов снижения скорости изнашивания три- боэлементов и увеличения срока службы гидроаппаратов.

Объектом исследования в данной работе являются золотниковые распределители системы гидросбива окалины (ЗРГ) станов горячей листовой прокатки.

Предмет исследования - показатели износостойкости и долговечности распределителей, а также способы их повышения.

Техническая и научная проблемы заключаются в следующем:

во-первых, в настоящее время ресурс гидрораспределителей по критерию износостойкости их сопряжений заранее не известен и оценивается ориентировочно опытным путем по нарушению герметичности уплотняющих узлов или возникновению специфических шумов;

во-вторых, повышение требований к сокращению ремонтных и аварийных простоев, увеличению производительности стана, полному исключению дефекта «вкатанная окалина» и снижению износа прокатных валков, вызывают необходимость новых конструкторских разработок, направленных на повышение износостойкости и долговечности распределителей;

в-третьих, в научно-технических изданиях не описаны методы и подходы к моделированию процесса формирования износовых отказов ЗРГ, позволяющие прогнозировать срок их службы и его повышение на стадии их проектирования или эксплуатации с опережением времени.

Решение в работе указанных научно-технических задач, направленных на повышение долговечности вспомогательного оборудования НШСГП, является весьма важным и актуальным для теории и практики металлургического машиностроения.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка методики вероятностного прогнозирования долговечности золотниковых распределителей и способов модернизации их конструкции на основе моделирования процесса изнашивания трибосопряжений.

Для достижения цели в работе решаются следующие задачи.

1. 1. Разработать модель параметрической надежности и методику вероятностной оценки предполагаемого срока службы ЗРГ по критериям износостойкости его трибосопряжений.

   2. Исследовать возможные способы повышения износостойкости и долговечности материалов пар трения распределителей в лабораторных условиях.

   3. Модернизировать конструкции промышленных гидрораспределителей на основе результатов лабораторных исследований, выполнить сравнительную оценку расчетного срока службы предложенных вариантов и рекомендовать наиболее долговечные модификации к использованию на действующих станах

   4. Провести промышленные исследования долговечности предложенных вариантов, оценить их технико-экономическую эффективность и внедрить наиболее долговечные модели конструкции распределителей на станах горячей листовой прокатки.

   Основные положения, выносимые на защиту и отражающие личный вклад автора.

   1. 4. 1. Комплексная математическая модель процесса изнашивания пар трения золотниковых гидроаппаратов.

         2. Физико-вероятностная модель параметрической надежности золотниковых распределителей.

         3. Методика вероятностной оценки предполагаемого срока службы распределителей гидросбива окалины.

         Научная новизна.

         1. 4. 3. 1. Разработана комплексная математическая модель процесса изнашивания пар трения золотниковых распределителей, новизну которой определяют:

                  учет характерной для распределителей гидросбива окалины схемы взаимодействия его элементов;

                  применение универсальных зависимостей для описания физических закономерностей изнашивания уплотнений, направляющих втулок и золотников;

                  1. Разработана новая, двухпараметрическая модель отказов распределителей, в основу которой положена система кинетических уравнений изнашивания трибо- элементов, позволяющая проследить изменение показателей надежности различных вариантов их конструкции на стадии проектирования.

                  2. Создана методика прогнозирования долговечности золотниковых гидроаппаратов, отличием которой является не только возможность предсказания срока их службы с заданной вероятностью, но и оценки эффективности различных способов его повышения.

                  Практическая ценность заключается в возможности непосредственного использования на современных станах горячей листовой прокатки следующих конкретных результатов.

                  1. Методики и алгоритма для вероятностного прогнозирования показателей износостойкости и долговечности ЗРГ в предполагаемых условиях эксплуатации.

                  2. 2. 1. Предложенных и экспериментально обоснованных способов повышения срока службы ЗРГ, которые заключаются в замене материалов уплотнений и модификации золотников плакированием антифрикционными материалами.

                        2. Ряда новых вариантов конструкции распределителей повышенной долговечности с уплотнениями из полиуретана 95AUV149 и золотниками с покрытиями из Л63+Ф4 и Д16+Ф4, которые внедрены на станах 2000 и 2500 горячей прокатки ОАО «ММК» с повышенным более, чем вдвое сроком службы.

                        Апробация работы.

                        Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на научно- технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ МГТУ им. Г.И. Носова за 2008-2010г. (г. Магнитогорск, 2009-2011г.г,); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (Самара 2007г.); VI Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (Пенза, 2010г.), XIV Международной научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2010г.), XI Международной научно-технической конференции молодых работников ОАО ММК (Магнитогорск, 2011г.); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (Самара 2011г.), Х Международной заочной научно-практической конференции «Инновации в науке» (Новосибирск, 2012).

                        Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ в научно- технических изданиях, три из которых рекомендованы ВАК.

                        Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 99 наименований, приложения на 34 листах, содержит 108 страниц машинописного текста, 1 7 рисунков, 14 таблиц.

                        Похожие диссертации на Прогнозирование и повышение долговечности распределителей гидросбива окалины НШСГП по критерию износостойкости трибосопряжений

                        Прогнозирование и повышение долговечности гидроцилиндров уравновешивания прокатных валков по критерию износостойкости уплотняющих элементовГубин, Алексей Сергеевич

                        

                        Разработка энергетического метода прогнозирования износостойкости и повышение безотказности и долговечности волочильного инструментаБыков Александр Сергеевич

                        

                        Вероятностное прогнозирование долговечности и повышения ресурса опорных валков моделированием искажения текущего профиля от износаСлободянский, Михаил Геннадьевич

                        

                        Проектная оценка и повышение долговечности ковочных колонных прессов по критерию износостойкости наиболее нагруженных деталейНовиков Валерий Иванович

                        

                        Прогнозирование износостойкости шайбовых грузовых натяжных приборов текстильных машин Шумилов Вадим Валерьевич

                        Прогнозирование и обеспечение точности механизма прокладки утка бесчелночных ткацких станков с целью повышения его надежностиПетровская, Людмила Михайловна

                        

                        Повышение долговечности валковых дробилок на основе реконструкции системы демпферов подвижных элементовПожидаев Юрий Александрович

                        Повышение долговечности тормозных дисков шайбовых нитенатяжных приборовЧистяков, Сергей Витальевич

                        Повышение долговечности трубопроводов путем применения изоляционного полимерного покрытия, модифицированного в электромагнитном поле СВЧ диапазонаКиреев, Кирилл Анатольевич

                        

                        Повышение долговечности язычковых игл вязальных машинГайдамака, Василий Кириллович