ОБЕСПЕЧЕНИЕ  НАДЕЖНОСТИ  ПРИВОДА  ЭНКОПАНЕЛЕЙ  СИСТЕМЫ  ЭКРАНИРОВАНИЯ  ГОРЯЧЕКАТАНЫХ  ПОЛОС

Русанов  Владимир  Андреевич

канд.  техн.  наук,  старший  преподаватель  каф.  «Технология  машиностроения»  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова,  РФ,  г.  Магнитогорск

E -mail: 

Губин  Алексей  Сергеевич

канд.  техн.  наук,  ведущий  специалист  по  гидравлическому  оборудованию  ЛПЦ-10  ОАО  «Магнитогорского  металлургического  комбината»,  РФ,  г.  Магнитогорск

Анцупова  Ирина  Андреевна

студент  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова,  РФ,  г.  Магнитогорск

Савельева  Раиса  Николаевна

канд.  техн.  наук,  доцент  каф.  «Проектирования  и  эксплуатации  металлургических  машин  и  оборудования»  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г. И.  Носова,  РФ,  г.  Магнитогорск

RELIABILITY  CONTROL  OF  ECOPANNELS  ENGINE  OF  HOT-ROLLED  STRIPS  SHIELDING  HARNESS

Vladimir  Rusanov

candidate  of  Technical  Sciences,  Senior  Lecturer  of  Engineering  Technology  Chair,  Magnitogorsk  State  Technical  University  named  after  G.I.  Nosova,  Russia,  Magnitogorsk

Aleksey  Gubin

candidate  of  Technical  Sciences,  Leading  Specialist  of  Hydraulic  Equipment  LPC-10,  OAO  “Magnitogorsk  Metallurgical  Complex”,  Russia,  Magnitogorsk

Irina  Antsupova

student  of  Magnitogorsk  State  Technical  University  named  after  G.I.  Nosova,  Russia,  Magnitogorsk

Raisa  Savelieva

candidate  of  Technical  Sciences,  Associate  professor  of  Metallurgical  Equipment  Engineering  and  Exploitation  Chair,  Magnitogorsk  State  Technical  University  named  after  G.I.  Nosova ,  Russia,  Magnitogorsk

АННОТАЦИЯ

На  основе  аналитического  исследования  ресурса  привода  управления  энкопанелями  системы  экранирования  горячекатаных  полос  по  критерию  кинетической  прочности  наиболее  нагруженных  элементов  гидроцилиндров,  предложены  новые  решения  повышения  их  долговечности,  которые  внедрены  в  промышленную  эксплуатацию.

ABSTRACT

Based  on  the  analytical  study  of  the  resource  ecopannels  control  transmission  of  hot-rolled  strips  shielding  system  according  to  kinetic  strength  criterion  of  most  loaded  elements  of  hydraulic  cylinders,  new  solutions  to  enhance  their  durability  are  offered  which  are  implemented  into  plant  engineering.

Ключевые  слова:  надежность;  долговечность;  ресурс;  гидроцилиндр;  энкопанель.

Keywords:  reliability;  durability;  resource;  hydraulic  cylinder;  ecopannel. 

Система  экранирования  горячекатаных  полос  (СЭГР)  стана  2000  горячей  прокатки  ОАО  «ММК»  предназначена  для  поддержания  температурного  баланса  раската  между  черновой  и  чистовой  группами  клетей  для  реализации  требуемого  режима  прокатки  полосы.  Система  состоит  из  48  секций  энкопанелей.  Каждая  из  секций  включает  три  неподвижных  (две  боковых  и  нижнюю)  панели  и  верхнюю  подвижную,  положение  которой  устанавливают  с  помощью  гидропривода,  рис.1.  Перемещение  верхних  панелей  1  в  каждой  секции  осуществляют  с  помощью  двух  гидродвигателей  2  и  рычагов  3,  которые  смонтированы  на  раме  4.

Рисунок  1.  Кинематическая  схема  привода  энкопанели  (1  —  панель;  2  —  гидроцилиндр;  3  —  рычаг;  4  —  рама)

Техническое  диагностирование  СЭГР  показало,  что  одной  из  причин  её  отказов,  возникающих  через  4—6  месяцев  работы,  является  неравномерная  по  толщине  стенки  тепловая  остаточная  деформация  гильз  в  средней  их  части,  приводящая  к  потери  их  цилиндричности.  При  этом  в  сопряжении  «поршень  3  —  гильза  4»,  рис.  2,  возникает  зазор,  что  сопровождается  снижением  давления  в  рабочей  полости  гидроцилиндра.  Это  приводит  к  нарушению  нормальной  работы  привода  и  отказу  всей  системы. 

Рисунок  2.  Схема  гидроцилиндра  в  сжатом  состоянии  (1  —  шток;  2  —  уплотнения;  3  —  поршень;  4  —  гильза;  5  —  проушина,  6  —  направляющие  втулки)

В  связи  с  тем,  что  назначенный  ресурс  СЭГР  составляет  один  год,  возникает  настоятельная  необходимость  обеспечения  надежности  СЭГР  по  критерию  работоспособности  гильз.

Моделирование  напряженного  состояния  гильз  гидроцилиндров  с  использованием  программного  продукта  "Autodesk  Inventor"  показало,  что  максимальные  напряжения  растяжения,  возникающие  в  наиболее  нагретых  поверхностных  слоях,  существенно  ниже  предела  упругости  стали  25:  ,  рис.  3.  Эти  результаты,  как  показано  выше,  не  подтверждает  практика  эксплуатации  системы  СЭГР.

Рисунок  3.  Напряженное  состояние  гильзы  гидроцилиндра  в  исходной  конструкции

Поэтому  для  доказательства  объективности  возникновения  отказов  СЭГР  и  теоретического  обоснования  полугодового  ресурса  её  безотказной  работы  использован  современный  кинетический  подход  к  расчету  долговечности  элементов  механических  систем  [2—4].  С  позиции  кинетического  подхода  ресурс  нагруженных  деталей  машин  рассчитывается  на  основе  математического  моделирования  процесса  повреждаемости  структуры  их  материала  для  заданных  условий  нагружения  (заданных  напряжений    и  температуры  изделия  ).  В  этом  случае  параметром  состояния  исследуемых  деталей  является  не  максимальное  напряжение  ,  а  текущая  плотность  скрытой  энергии  дефектов  —  ,  которая  накапливается  с  течением  времени  эксплуатации    в  наиболее  нагруженных  локальных  объемах  материала,  расположенных  в  зоне  действия  .  Момент  отказа  гильзы  (её  ресурс)  определяется  моментом  достижения  плотностью    критического  значения  ,  которая  является  функцией  энтальпии  плавления  материала  детали  в  жидком  состоянии    [1]. 

Средний  ресурс  гильзы  исходной  конструкции,  рассчитанный  по  предложенной  методике,  результаты  которой  и  их  графическая  интерпретация  представлены  на  рис.  4.а,б,  составляет  для  заданных  условий  нагружения  .  На  номограмме  ординату  выделенной  точки  на  рис.  4.б.  Это,  очевидно,  подтверждает  практика  их  эксплуатации. 

а

б

Рисунок  4.  Расчетная  таблица  и  номограмма  оценки  ресурса  гильзы  гидроцилиндра  СЭГР  исходной  конструкции

Для  устранения  остаточной  деформации  гильз  и  повышения  их  долговечности  предложен  ряд  вариантов  их  реконструкции,  связанных  с  установкой  ребер  жесткости,  заменой  материала  гильзы,  увеличением  её  толщины,  установкой  защитных  теплоотражающих  кожухов  или  отдалением  гидроцилиндров  на  большее  расстояние  от  горячей  прокатываемой  полосы.

Наиболее  целесообразным  и  экономически  выгодным  способом  обеспечения  надежности  данного  узла  оказался  вариант,  связанный  с  заменой  материала  гильзы  с  одновременным  увеличением  стенки  с  6  до  10—12  мм.  Результаты  математического  моделирования  долговечности  гильз  новой  конструкции  представлены  на  рисунке  5.а,б. 

а

б

Рисунок  5.  Расчетная  таблица  и  номограмма  оценки  ресурса  гильзы  гидроцилиндра  СЭГР  после  модернизации

Рисунок  показывает,  что  прогнозируемый  ресурс  гильз  новой  конструкции  составляет  2,2  года,  что  почти  в  2  раза  превышает  требуемую  величину.

Опытные  варианты  гильз  новой  конструкции,  выполненной  из  стали  45  и  толщиной  стенки  ,  в  настоящее  время  проходят  промышленные  испытания  на  стане  2000  ОАО  «ММК».  На  данный  момент  срок  их  службы  превысил  2  года  безотказной  работы,  и  они  по-прежнему  находятся  в  эксплуатации.

Список  литературы:

1.Анцупов  В.П.,  Дворников  Л.Т.,  Громаковский  Д.Г.,  Анцупов  А.В.  (мл),  Анцупов  А.В.  Основы  физической  теории  надежности  деталей  машин  по  критериям  кинетической  прочности  материалов  //  Вестник  МГТУ  им.  Г.И.  Носова.  —  2014.  —  №  1.  —  С.  141—146.

2.Анцупов  А.В.,  Анцупов  А.В.  (мл.),  Губин  А.С.,  Слободянский  М.Г.,  Русанов  В.А.,  Чекалин  И.Ю.,  Анцупов  В.П.  Прогнозирование  показателей  надежности  трибосопряжений  //  Актуальные  проблемы  современной  науки,  техники  и  образования:  материалы  68-й  межрегиональной  научно-технической  конференции.  Магнитогорск:  ГОУ  ВПО  «МГТУ»,  —  2010.  —  Т.  1.  —  С.  262—264.

3.Анцупов  А.В.  (мл.),  Анцупов  А.В.,  Анцупов  В.П.,  Слободянский  М.Г.,  Русанов  В.А.  Особенности  проектной  оценки  долговечности  деталей  машин  в  условиях  много-  и  малоцикловой  усталости  //  Механическое  оборудование  металлургических  заводов:  междунар.  сб.  науч.  тр./  под  ред.  Корчунова  А.Г.  Вып.  3.  Магнитогорск:  Изд-во  Магнитогорск.  гос.  техн.  ун-та  им.  Г.И.  Носова,  2014.  —  С.  40—47.

4.Antsupov  A.V.  Designed  assessment  of  machine  element  reliability  due  to  efficiency  criteria  /  A.V.  Antsupov,  A.V.  Antsupov  (jun),  V.P.  Antsupov  //  Vestnik  of  Nosov  Magnitogorsk  State  Technical  University,  —  2013.  —  №  5  (45).  —  Р.  62—66.