авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
-- [ Страница 1 ] --

ISSN 1993-8322

КРАМАТОРСЬК

1952

Закрытое акционерное общество

«Новокраматорский машиностроительный

завод»

Донбасская государственная машиностроительная академия

Международные научно-практические конференции

Создание технологических возможностей на ЗАО «НКМЗ»

для выпуска инновационного конкурентоспособного оборудования

предприятиям горно-металлургического комплекса Международная научно-практическая конференция «Современное оборудование для добычи, переработки и обогащения полезных ископаемых и выполнения подъемно-транспортных операций.

Перспективы развития технологических процессов» прошла на ЗАО «НКМЗ»

13–14 мая 2009 года. В ней приняли участие более сотни представителей 63 предприятий, организаций и фирм Украины, России, Беларуси и Узбекистана. Среди них – руководители ведущих горно-перерабаты вающих предприятий, охватывающих весь сырьевой сектор – добычу и обогащение сырья для разных отраслей – черной, цветной металлургии, химической промышленности, сотрудники научно-исследовательских и технологических институтов.

Стратегия ЗАО «НКМЗ», направленная на освоение принципиально новых технологий, соответствующих лучшим мировым стандартам, позволила предприятию охватить выпускаемыми машинами весь горно-обогатительный передел – от добычи сырья до получения готовой продукции. И сегодня практически для любой совокупности технологических процессов по подготовке, выемке, транспортировке, переработке и складированию полезных ископаемых наш завод может предложить весь комплекс необходимого оборудования для организации качественного и рентабельного производства.

Создавая технологии и машины, специалисты ЗАО «НКМЗ», прежде всего, уделяют внимание решению проблем ресурсосбережения, полноте и качеству выемки полезных ископаемых, росту производительности и безопасности труда, а также исключению из технологического цикла процессов, негативно влияющих на состояние окружающей среды.

Международная научно-практическая конференция развития «Перспективы металлургического и прокатного оборудования.

Современные технологии производства, эксплуатация и восстановление прокатных валков» прошла на ЗАО «НКМЗ» 10–11 июня 2009 года, в которой приняли участие представители более 40 предприятий, фирм, научно-исследовательских институтов из Украины, России, Беларуси, Германии, Словакии, Чехии.

Основные показатели оборудования в поставляемых ЗАО «НКМЗ» металлургических комплексах – уровень техники, технологии и инжиниринга – соответствуют мировому, что позволяет успешно конкурировать с ведущими мировыми производителями.

ЗАО «НКМЗ» поставляет весь набор оборудования в комплекте с технологиями процессов и логистикой.

Высокий уровень АСУ ТП обеспечивает эффективное управление как отдельными агрегатами, так и комплексом в целом.

У ЗАО «НКМЗ» имеются референции по всему оборудованию, выпускаемому для металлургического сектора индустрии.

Сегодня ЗАО «НКМЗ» предлагает своим потребителям новейшие разработки, в том числе: установку прямого восстановления железа на основе новейшей технологии плазменного риформинга, дуговые сталеплавильные печи, установки вакуумирования, машины непрерывного литья заготовок, комплексное оборудование для металлургических мини-заводов.

ЗАО «НКМЗ» – это уникальное машино строительное предприятие с исключительными технологическими возможностями, предназначенное для реализации программ технического переоснащения многих отраслей промышленности, которое идет по пути непрерывного совершенствования к безукоризненному качеству продукции, обеспечению финансового благополучия своих работников и постоянному росту производственных мощностей государства, развивая инновационную политику.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА МАШИНОБУДІВНА АКАДЕМІЯ ВІСНИК ДОНБАСЬКОЇ ДЕРЖАВНОЇ МАШИНОБУДІВНОЇ АКАДЕМІЇ ЗБІРНИК НАУКОВИХ ПРАЦЬ № 1 (18) – Краматорськ УДК 621 + 669 + 004 + ВІСНИК HERALD Донбаської державної of the Donbass State машинобудівної академії Engineering Academy № 1 (18) – 2010 № 1 (18) – Збірник наукових праць Collection of science papers Засновник Founder Донбаська державна Donbass State машинобудівна академія Engineering Academy Свідоцтво про державну реєстрацію Registration certificate серія КВ № 9778 від 19.04.2005 КВ № 9778 dated 19.04. Вісник ДДМА віднесено до переліку № 18 фахових видань України з технічних та економічних наук (бюлетень ВАК України № 8, 2006).

Рекомендовано до друку вченою радою Донбаської державної машинобудівної академії (протокол № 5 від 28.01.2010 р).

Редакційна колегія: Алієв І. С., д-р техн. наук, проф. (голова редакційної колегії);

Кассов В. Д., д-р техн. наук, проф. (заступник голови);

Марков О. Є., канд. техн. наук, доц., (відповідальний секретар секції технічних наук);

Макаркіна Г. В., канд. екон. наук, доц., (відповідальний секретар секції економічних наук);

Авдєєнко А. П., канд. хім. наук, проф.;

Булєєв І. П., д-р екон. наук, проф.;

Вітлінський В. В. д-р екон. наук, проф.;

Вишневсь кий В. П., д-р екон. наук, проф.;

Гедрович А. І., д-р техн. наук, проф.;

Єськов О. Л., д-р екон.

наук, проф., Заблоцький В. К., д-р техн. наук, проф.;

Зорі А. А., д-р техн. наук, проф.;

Каргін А. А., д-р техн. наук, проф.;

Клименко Г. П., д-р техн. наук, проф.;

Клименюк Н. Н., д-р екон. наук, проф.;





Ковалевський С. В., д-р техн. наук, проф.;

Ковальов В. Д., д-р техн. наук, проф.;

Ковальов В. Н., д-р екон. наук, проф.;

Лаптєв О. М., д-р техн. наук, проф.;

Лепа Р. М., д-р екон. наук, проф.;

Макаренко Н. О., д-р техн. наук, проф., Міленін А. А., д-р техн. наук, проф. (Польща);

Міроненко Є. В., д-р техн. наук, проф.;

Носко П. Л., д-р техн. наук, проф.;

Панков В. А., д-р екон. наук, проф.;

Роганов Л. Л., д-р техн. наук, проф.;

Сатонін О. В., д-р техн. наук, проф.;

Соколов Л. М., д-р техн. наук, проф.;

Скудар Г. М., д-р екон. наук, проф.;

Тарасов О. Ф., д-р техн. наук, проф.;

Федорінов В. А., канд. техн. наук, проф.;

Хричіков В. Є., д-р техн. наук, проф.;

Яковлєв С. С., д-р техн. наук, проф. (Росія).

Відповідальний за випуск проф. Алієв І. С.

Вісник Донбаської державної машинобудівної академії : тематичний збірник наукових праць. – Краматорськ : ДДМА, 2010. – № 1 (18). – 388 с.

ISSN 1993- У збірнику вміщено статті з різних напрямів технічних наук, які підготовлені професорсько-викладацьким складом, науковими співробітниками, аспірантами, пошукува чами, спеціалістами.

Збірник призначений для наукових та інженерних працівників, аспірантів та студентів.

Статті прорецензовані членами редакційної колегії у галузі «Технічні науки».

Матеріали номера друкуються мовою оригіналу.

© Донбаська державна машинобудівна ISSN 1993- академія, © Donbass State Engineering Academy, ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 ЗМІСТ СОДЕРЖАНИЕ CONTENTS ТЕХНІЧНІ НАУКИ Балабанов В. Н., Скобцов Ю. А. Оптимизация раскроя рулонного металлопроката на слиттере Барсуков В. А., Симоненко Т. Е. Качество поверхности после виброцентробежной обработки деталей Батлук В. А., Сукач Р. Ю., Сукач Ю. Г., Басов М. В. Очистка повітря від пилу при роботі гірничих комбайнів і комплексів Беляев С. Ю., Багазеев Ю. М., Семичев Ю. С. Исследование режима эксплуатации валковой системы «КВАРТО» в условиях сверхвысоких нагрузок при теплой прогладке листов из титановых сплавов Бережинский В. И., Федоров Е. М. Совершенствование оборудования одноконцевого подъема для предотвращения жесткой посадки сосуда при предохранительном торможении Білявський М. Л., Шахбазов Я. О., Прилипко О. І. Імітаційне моделювання шорсткості оброблення плоских поверхонь деталей технологічного спорядження комбінованими торцевими фрезами Бобух И. А., Бобух В. И., Бобров А. А., Нечаева Л. А., Архипов И. Б. Совершенствование конструкции линий прокатных станов с маховичным приводом Владимиров Э. А., Шоленинов В. Е., Курташ С. В. Определение передаточных функций механизмов выше второго класса графическим методом Власов А. Ф., Цветков А. И., Гринь В. А. Применение экзотермических смесей в сварочном и металлургическом производстве Волянский Р. С., Садовой А. В. Развитие принципа симметрии систем автоматического управления Гончаров А. А., Гончарова С. А., Агулов А. В. Защитные антикоррозионные свойства наноструктурных пленок диборида тантала для изделий машиностроения Горячев Ю. К., Куроп’ятник О. С. Дослідження процесу перерозподілу довжини несучого каната підвісної дороги під час руху вагона Гринь А. Г., Свиридов А. В., Кузнецов А. А. Влияние фторидов на удаление водорода при сварке меди порошковой проволокой Гущин В. М., Гущин О. В. Анализ режимов движения аэросмесей в пневмотранспортном трубопроводе Гущин О. В. Влияние основных параметров транспортного трубопровода на работоспособность пневмотранспортной установки с порционным режимом движения аэросмесей ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Дан Л. А., Трофимова Л. А., Степин В. А. Режимы термоупрочнения чугуна литых прокатных валков Дорохов Н. Ю., Удовиченко И. А. Снижение динамических нагрузок мостовых кранов с применением волновых цепных передач Дубоделов В. И., Смирнов А. Н., Погорский В. К., Горюк М. С. Новые технологические процессы непрерывной разливки стали с применением магнитодинамического промежуточного ковша Жучков С. М., Токмаков П. В., Лещенко А. И. Применение трехочаговых прокатных модулей – перспективное решение в развитии процесса непрерывной сортовой прокатки Заболотний К. С., Панченко Е. В., Жупієв О. Л. Визначення розрахункових навантажень у витках багатошарової намотки гумотросового каната Задорожняя И. Н., Тарасов А. Ф. Исследование влияния конструктивных параметров на динамические характеристики главных электроприводов станов горячей прокатки Залога В. А., Дядюра К. А., Нагорный В. В. Модель управления техническим состоянием процесса механической обработки резанием металлов Иванова А. А. Моделирование процесса кристаллизации, идентификация параметров внешнего теплообмена и управление расходами воды в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ Іванова Л. Х., Колотило Є. В. Комплексний модифікатор для валків із чавуну з вермикулярним графітом Койнаш В. А., Рудь Д. А. Обоснования параметров гусеничного привода на основе имитационного математического моделирования Король Р. Н. Интенсификация производства холоднокатаных труб на станах ХПТ за счет разработки универсального распределительного подающее-поворотного механизма Косарєв В. В. Аналіз практичного досвіду проведення промислових випробувань нової гірничої техніки на шахтах Косолапов В. Б., Литовка С. В. Исследование противоизносных свойств смазочной пленки рабочей жидкости гидропривода подъемно-транспортных машин в процессе эксплуатации Крупко В. Г., Дихтенко Р. Н. Снижение максимальных динамических нагрузок на основе обоснования оптимальных параметров жесткостно-массовой системы механизма Крупник А. А., Романенко В. И., Садовой А. В., Тищенко Н. Т. Закономерности изменения параметров дутья в технологическом процессе доменного производства Ленюк М. П., Даналакій О. Г. Анізотропний термоелектричний холодильник Ловейкін В. С., Човнюк Ю. В., Діктерук М. Г., Леванюк Д. В. Фундаментальний аналіз динамічних характеристик крокових двигунів систем управління сучасних вантажопідйомних кранів Лысиков Е. Н., Воронин С. В. Повышение ресурса гидравлического оборудования путем использования электрических полей ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Ляшенко В. И., Барсуков В. А., Андилахай А. А. Разновидности виброабразивной обработки деталей и способы повышения их производительности Макаренко Н. А., Кошевой А. Д., Грановская Н. А., Синельник В. В. Применение динамических характеристик сварочной дуги при ТИГ-сварке тонколистового металла Миленин А. А., Кустра П., Пачко М. Математическая модель процесса волочения проволоки и труб из сплава MgCa08 в подогреваемых волоках Нечаев Г. И., Камель Г. И., Яковлева А. Г. Анализ функций, выполняемых промышленным транспортом в целлюлозно-бумажной промышленности Украины Нечаєв Г. І., Ленич С. В., Турушин В. О. Вплив швидкості руху сипкого матеріалу на процес руйнування частинок в подрібнювачах ударної дії Николаев Г. И., Ганкин В. Б., Шифрин И. Н., Оробцев А. Ю., Лобанов В. В., Савицкий В. Л. Результаты эксплуатации гильз кристаллизаторов конструкции ВНИИМетмаш на промышленных МНЛЗ Носков В.

В., Пермяков А. А., Пациора А. П. Новая технология отбора проб на большой глубине в деталях типа тел вращения Павленко А. А., Мещеряков А. Н., Комнатный И. П. Особенности преобразования энергии топливной смеси в работу деформирования импульсной машины Перерва А. В., Кожевников Г. В., Алиева Л. И. Прессование из заготовки неограниченной длины Поликарпов Ю. В. О законе движения грузоподъемного крана на конических колесах Пресняков В. А. Разработка расчетно-экспериментальной методики определения параметров режима электроконтактной наварки Прядко Н. С., Горобец Л. Ж. Акустическая информационная технология диагностики процесса тонкого измельчения Радченко О. К., Гогаєв К. О., Ковальченко М. С. Порівняння Фур’є та металографічного аналізу форми частинок Ровенский С. Г., Гунько И. И. Выбор оптимального устройства для регенерации формовочных песков и определение его конструкционных параметров Роганов Л. Л., Абрамова Л. Н., Роганов М. Л., Рудченко А. С. Навесные ударные устройства на экскаваторы и горное оборудование Роганов Л. Л., Карнаух С. Г., Карнаух Д. С. Oпределение предельной пластичности сортового проката при разделении способом ломки изгибом Роганов Л. Л., Чоста Н. В., Карнаух Д. С. Исследование возможности обеспечения режима жидкостного трения на контактных поверхностях клиношарнирного механизма с вогнутым клином Сатонин А. В., Грибков Э. П., Гаврильченко О. А. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла и основных показателей качества при реализации процесса правки на многороликовых правильных машинах Сатонин А. В., Дворжак А. И., Иванов А. А. Вариационное математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла применительно к процессу плющения ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Семенов В. М. Экспрессные методы оценки и прогнозирования качества сварных соединений при электрошлаковой сварке Середа В. Г., Удовенко В. К., Кравец Е. И. Производство заготовок роликов ленточных конвейеров Смирнов А. Н., Антыкуз О. В., Цупрун А. Ю., Пильгаев В. М., Володько И. Л. Особенности механизмов качания кристаллизатора с гидравлическим приводом Стреленко Н. М., Жданов Л. А., Сливінський О. А. Визначення впливу композицій оксидів на фізичні властивості шлаків при електродуговому наплавленні Сьомічев А. В., Вишинський В. Т., Данченко В. М. Розробка зубчасто-важільного механізму приводу валків станів холодної пільгерної прокатки труб Ткаченко Ф. К., Ефременко А. В. Вклад синергетического эффекта в износ сталей и чугунов при ударном измельчении абразива в пульпе Тулупов В. І. Дослідження температурних полів при електроімпульсному зміцнювальному точінні Ульшин В. А., Горбунов А. И. Математическая модель процесса приготовления смеси компонентов при изготовлении керамического кирпича как объекта автоматического управления Цабенко М. В., Волянский Р. С., Цабенко Г. В., Садовой А. В. Уточнение динамической модели центробежного компрессора Цветков А. И., Макаренко Н. А., Власов А. Ф., Титаренко К. Э. Исследование температурного режима теплопроводящей стенки теплообменной конструкции на примере кристаллизатора ЭШП Чигарев В. В., Белик А. Г., Воленко И. В. Особенности плавления порошковой ленты Чигарев В. В., Щетинина В. И., Щетинин С. В., Сергиенко Ю. В., Сагиров Д. А., Савкова М. А., Дмитриев Э. А., Новохацкая А. С., Ходарина К. В. Закономерность воздействия конструкции изделия на магнитное поле сварочного тока Чуруканов А. С., Федоринов М. В., Файчак А. А. Перспективы инженерных методов расчета предварительно-напряженных рабочих клетей станов холодной прокатки Шеремет О. І., Аксьонов В. П. Автоматизована електромеханічна система для регулювання розхилу валків натискного пристрою стану гарячого вальцювання Шпак В. И., Шевченко В. В., Сатонин А. А., Зеленский А. С. Исследование влияния конструктивных параметров дрессировочных станов и технологических режимов на основные показатели качества готового проката АНОТАЦІЇ АВТОРИ СКОРОЧЕННЯ ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 УДК 621. Балабанов В. Н., Скобцов Ю. А.

ОПТИМИЗАЦИЯ РАСКРОЯ РУЛОННОГО МЕТАЛЛОПРОКАТА НА СЛИТТЕРЕ Рулонные материалы применяются во многих отраслях промышленности для произ водства различных заготовок и деталей, а также готовой продукции. Для снижения издержек на хранение и транспортировку на заводах-изготовителях из металла, бумаги, тканей, поли мерных пленок и других материалов, технологически пригодных для подобного способа от грузки, формируются рулоны. В таком виде материал поступает в раскройно заготовительные цеха предприятий, где производится его последующий раскрой на специа лизированном оборудовании.

Линии, предназначенные для продольной резки рулонных материалов, называются слиттерами (от англ. slit – разрезать) [1, 2]. Состав и технические характеристики подобной линии могут варьироваться в зависимости от свойств перерабатываемого металла и требова ний, предъявляемых к производимой продукции. Типовой состав линии, применяемой при продольном раскрое широкорулонной листовой стали на узкие полосы, сматываемые в руло ны, представлен на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема линии продольной резки металла:

1 – разматывающий комплекс;

2 – правильное устройство;

3 – дисковые ножницы;

4 – петлеобразователь;

5 – натяжное устройство;

6 – рулононаматыватель Петлевой компенсатор и натяжное устройство вводятся в состав линии для решения проблем, связанных с неоднородностью толщины распускаемого на полосы материала [2].

Кроме того, слиттерные линии могут быть дополнены гильотинными ножницами и пакети рующими устройствами, что позволяет осуществлять поперечные резы и раскрой ленты на мерные листы (технологические карты).

Целью данной работы является изучение, классификация и обзор методов решения раскройной задачи, которая возникает при роспуске рулонного металлопроката на полосы заданной ширины с использованием линий продольной резки.

Рассмотрим последовательность действий обслуживающего персонала линии при вы полнении продольного раскроя. Исходный рулон устанавливают на барабан разматывающе го комплекса, после чего переходят к настройке дисковых ножниц на резку требуемого количества полос заданной ширины. Рабочие валы ножниц последовательно набирают из ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 разделительных втулок и режущих дисков в соответствии с применяемой раскройной картой.

Вручную осуществляют заправку ленты в направляющие планки правильного устройства до тянущих валков, затем в режиме наладки производят раскрой на полосы и их подачу через натяжное устройство в рулононаматыватель. Зафиксировав концы полос на барабане руло нонаматывателя, оператор выполняет продольный раскрой ленты заданной длины. Готовые рулоны снимают с барабана рулононаматывателя при помощи разгрузочного устройства и осуществляют подготовку линии для раскроя нового рулона или смены используемой рас кройной карты.

Масса рулона, который может устанавливаться на барабан разматывающего комплек са, толщина и ширина раскраиваемой ленты, скорости её подачи, а также суммарная мощ ность продольного реза являются наиболее важными техническими характеристиками слит терных линий. Выпускаются как линии, ориентированные на мелкосерийное производство, так и линии, позволяющие раскраивать рулонный металлопрокат в промышленных масшта бах. Налажено производство подобного оборудования и несколькими украинскими предпри ятиями.

Повысить эффективность работы слиттерных линий можно несколькими способами:

совершенствованием технологии продольной резки и оптимизацией использования раскраи ваемого рулонного материала. Первый подход основан на внесении конструктивных измене ний в оборудование с учетом технологических особенностей продольного раскроя. Реализа ция таких мер требует значительных капиталовложений и предполагает модификацию, час тичную или полную замену устройств, входящих в состав линии, внедрение современных систем управления для автоматизации процесса раскроя [3].

Полное использование ширины металлической ленты, раскраиваемой на продольные полосы, как правило, оказывается невозможным, и некоторая часть её идет в отход (потери в концевую и боковую обрезь). Решение задачи рационального раскроя, возникающей в дан ном случае, позволяет экономно расходовать рулонный металлопрокат за счет применения раскройных карт, составленных таким образом, чтобы неиспользуемая ширина раскраивае мой ленты была минимальной. Такой подход не требует замены оборудования, но предпола гает разработку новых или использование существующих программных средств, реализую щих составление раскройных карт с учетом конструктивных, технологических и организаци онных факторов, характерных для данного производства, а также последующее обучение технологов и обслуживающего персонала линии.

Задача о рациональном раскрое была одной из проблем, сформулированных Канторо вичем в 1939 году в работе [4]. Рассматривалась задача формирования такого плана раскроя, который в серийном производстве дал бы минимальный расход материала в среднем на один комплект заготовок. Постановка задачи, предложенная в [4], выглядела следующим образом.

Пусть комплект состоит из n видов заготовок каждого вида в количестве b j ;

пусть aij – число заготовок вида j, получаемых при раскрое одной части материала i -ым спосо бом. Допускается возможность свободного выбора частей материала из множества имею щихся, ci – ценность части, использованной в i -том раскрое. Обозначим через xi употреби мость (в среднем на один комплект заготовок) i -го раскроя. Если допустить, что все воз можные частные раскрои перечислены, то задача составления плана раскроя заключается в нахождении неизвестных xi, удовлетворяющих требованиям (1)–(3):

iN 1 aij xi b j ( j = 1,K, n ). (1) = xi 0 (i = 1, K, N ). (2) min iN 1 ci xi. (3) = ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Как видим, измерение, по которому предполагается оптимизировать расход материала (Канторович рассматривал линейный раскрой), в постановке задачи в явном виде не фигури рует, вместо этого вводится понятие стоимости i -той части материала. Такой подход позво ляет легко расширить предложенную формулировку для произвольной n -мерной задачи с введением дополнительных факторов, учитывающих характерные особенности частной за дачи раскроя. Задача рационального раскроя, сформулированная в таком виде, представляет собой одну из типовых задач линейного программирования.

В дальнейшем были предложены и другие модели, основанные на использовании графов, ациклических сетей и т. д. [5]. В обзорных работах 70-х годов была выявлена устой чивая взаимосвязь между задачами упаковки и раскроя, обоснована целесообразность их со вместного рассмотрения как NP-полных задач комбинаторной оптимизации. Первая значи тельная работа, посвященная вопросам систематизации задач раскроя и упаковки, была опубликована в 1990 году [6]. Для классификации произвольной задачи раскроя или упаков ки Dyckhoff предложил использовать систему из 4 типологических критериев, одним из ко торых выступала размерная задача. Рассматривались 1-, 2-, 3- и n -мерные задачи. Разрабо танная система классификации обладала определенными недостатками, поэтому в недавней работе была предложена улучшенная типология [7], основанная на применении многоуров невого подхода в классификации задач раскроя и упаковки. Хотя некоторые из типологиче ских критериев были уточнены, критерий размерности задачи изменений не претерпел, по этому в рамках новой типологии по-прежнему рассматриваются 1-, 2-, 3- и n -мерные задачи.

Классифицируем задачу оптимизации раскроя рулонных материалов на продольные полосы, сравнив ее с одно- и двухмерными задачами рационального раскроя. Примеры карт раскроя, соответствующие этим задачам, приведены на рис. 2, заштрихованные области обозначают концевую и торцевую обрезь, идущую в отход.

а б в Рис. 2. Примеры раскройных карт для задач различной размерности:

а – одномерной;

б – промежуточной 1,5-мерной;

в – двухмерной Работа, в которой Канторович описал классическую одномерную задачу рационально го раскроя, была переведена на английский язык и впервые опубликована за пределами СССР лишь в 1960 году [8], поэтому при рассмотрении задач такого типа большинство зару бежных авторов ссылается на работы Gilmore & Gomory [9, 10]. Одномерные задачи возни кают при раскрое линейных материалов по длине. В этом случае необходимо минимизиро вать концевых отходы за счет оптимального подбора длин заготовок при соблюдении усло вия комплектности. Раскрой сортового, пруткового проката, полос и труб – типичные приме ры одномерного раскроя.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 В работах [9, 10] описывается одномерная задача поперечного раскроя рулонной бу маги на комплект рулонов меньшей длины (см. рис. 2, а) и предлагается метод ее решения.

Сравним эту задачу с рассматриваемой задачей продольного раскроя рулонного металлопро ката (см. рис. 2, б). На первый взгляд, раскройные карты, представленные на рис. 2, а и рис. 2, б, отличаются лишь направлениями сквозных резов, которые выполняются от края до края полосы. При этом в первом случае минимизируют расход материала в концевую об резь, во втором случае – в боковую обрезь.

Если учитывать только геометрическую информацию о направлении и протяженности резов, выполняемых дисковыми ножницами, то раскрой рулонного материала на продольные полосы можно классифицировать как одномерный раскрой. В тоже время, при внимательном анализе требований к получаемым в результате раскроя заготовкам можно обнаружить, что в случае поперечного раскроя (рис. 2, а) ширина полосы B1 не учитывается при нахождении решения, поскольку все получаемые рулоны меньшей длины имеют одинаковую ширину, равную B1, – минимизируются потери материала по длине L1. В случае продольного рас кроя (рис. 2, б) минимизируются потери полосы по ширине B2, но длину полосы L2 также необходимо учитывать при планировании раскроев, поскольку именно от длины зависит степень выполнения заказа на раскрой узкой полосы заданной ширины. Объемы заказов обычно указываются в единицах массы. Принимая во внимание, что в случае поперечного раскроя учитывается только длина L1, а в случае продольного раскроя необходим учет обоих измерений (как ширины B2, так и длины L2 ), можно сделать вывод, что задача продольного раскроя рулонного материала на полосы по сложности превосходит классическую одномер ную задачу.

Классическая задача двухмерного рационального раскроя возникает при раскрое лис тового материала на комплекты заготовок [11]. Различают прямоугольный раскрой, при ко тором исходный материал и заготовки имеют прямоугольную форму, и фигурный раскрой, при котором заготовки могут иметь произвольную форму. Кроме этого, для прямоугольных раскроев вводится понятие гильотинного реза. При гильотинном раскрое реализуемыми счи таются только резы, параллельные кромкам раскраиваемого прямоугольника и выполняемые от края до края листа, а материал может резаться на отдельные заготовки в несколько этапов.

В случае с негильотинным раскроем эти ограничения снимаются (такие раскрои обычно реа лизуются при помощи термической резки). Раскрой листового проката гильотинными нож ницами производят для изготовления полос и заготовок, идущих в дальнейшем на штампов ку, и для получения заготовок, максимально соответствующих по форме и размерам готовой детали и поступающих прямо на сборку или обработку резанием. На рис. 2, в приведена рас кройная карта для двухступенчатого гильотинного раскроя.

При сравнении задачи продольного раскроя рулонного металлопроката с двухмерны ми раскройными задачами становится ясно, что даже при введении в состав слиттерной ли нии гильотинных ножниц, позволяющих осуществлять поперечные резы, раскрой, выпол няемый на такой линии, не является полноценным двухмерным гильотинным раскроем. Ис пользование дополнительных поперечных гильотинных резов не влияет объемы боковой и концевой обрези, идущей в отход, поскольку такие резы лишь разбивают полосу по длине на несколько полос одинаковой ширины. Длина получаемых продольных полос настолько больше их ширины, что при решении задачи рационального раскроя учетом концевой обрези в этом случае можно пренебречь. Подобный продольно-поперечный раскрой условно можно называть гильотинным раскроем, хотя, по существу, такая классификация будет некоррект ной, поскольку сложность рассматриваемой раскройной задачи, очевидно, уступает сложно сти истинных двухмерных задач рационального раскроя.

Как показывает приведенный выше сравнительный анализ, рассматриваемая задача оптимизации продольного и продольно-поперечного раскроя рулонного металлопроката на ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 слиттерных линиях является в некотором смысле промежуточной задачей между одно и двухмерными классическими задачами рационального раскроя. В ранней работе [12], по священной оптимизации продольного раскроя рулонной бумаги, Haessler классифицирует такую задачу как одномерную, однако уже в следующей своей работе [13], также изучающей проблемы оптимизации продольного раскроя, но уже рулонного металлопроката, автор вво дит новый термин и определяет такую раскройную задачу как 1,5-мерную, тем самым под черкивая отличие от классических одномерных задач. В дальнейшем этот термин приобрел широкое распространение и стал использоваться для обозначения задач, предполагающих оптимизацию продольного и продольно-поперечного раскроя рулонных материалов [14, 15].

В существующих типологических системах [6, 7] 1,5-мерные задачи рационального раскроя и упаковки не рассматриваются, в тоже время классификация таких задач по осталь ным критериям не представляет каких-либо сложностей. В соответствие с актуальной типо логической системой [7] задача продольного раскроя рулонного материала обозначается как 1,5-MSSCSP (1,5-dimensional Multiple Stock-Size Cutting Stock Problem;

1,5/V/D/R в нотации устаревшей типологии [6]).

Библиография работ, посвященных оптимизации 1,5-мерного раскроя, не столь об ширна, как соответствующий перечень для одно- и двухмерных раскройных задач [6, 7, 16].

Большинство авторов ограничивается рассмотрением частных задач, в которых проблема формализуется с учетом множественных технологических и организационных ограничений, возникающих в условиях того или иного производства. Обзорные работы и работы, посвя щенные сравнительному тестированию различных методов решения 1,5-мерных задач, рас сматриваемых как отдельный класс, еще не публиковались.

При решении частных задач 1,5-мерного раскроя наиболее часто используются эври стические методы и их гибридные модификации [17–20], применению современных метаэв ристических методов посвящены лишь недавние работы [21, 22]. Значительный потенциал таких методов, выявленный при решении двухмерных раскройных задач, в промежуточных 1,5-мерных задачах, по существу, не востребован. Актуальной остается и разработка специа лизированных программных средств, реализующих автоматическую генерацию раскройных карт для задачи продольного раскроя и распространяемых на условиях свободного доступа.

ВЫВОДЫ 1. Продольный раскрой рулонных материалов в промышленном производстве осуще ствляется на специализированных линиях, называемых слиттерными. Принцип их действия основан на использовании вращающихся дисковых ножниц, через которые пропускается рас краиваемый материал. Состав слиттерной линии может быть дополнен гильотинными нож ницами, позволяющими осуществлять поперечные резы, – в таком случае раскрой называет ся продольно-поперечным.

2. Для повышения эффективности работы слиттерной линии необходимо совершен ствование технологии продольного раскроя и оптимизация использования рулонного мате риала по ширине.

3. Сравнительный анализ сложности раскройных задач различной размерности пока зывает, что задача, которая возникает при роспуске рулонного материала на продольные по лосы заданной ширины, может быть классифицирована как задача 1,5-мерного рационально го раскроя. В соответствие с нотацией, принятой в рамках существующей типологии задач рационального раскроя и упаковки, рассматриваемая раскройная задача может быть обозна чена как 1,5-MSSCSP.

4. Для решения 1,5-мерной раскройной задачи в большинстве опубликованных работ применяются эвристические методы комбинаторной оптимизации и их гибридные модифи кации.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 5. Дальнейшая работа может быть основана на проведении комплексных исследова ний, в рамках которых предполагается создание проблемно-ориентированных программных реализаций метаэвристических методов и изучение их эффективности при решении 1,5-мерных задач рационального раскроя.

ЛИТЕРАТУРА 1. Schuler Gmb. H. Metal forming handbook / Schuler Gmb.H. – Berlin : Springer-Verlag, 1998. – 563 p.

2. H. Wisselink Analysis of guillotining and slitting. Finite element simulations : Ph.D-Thesis / H. Wisselink ;

University of Twente, The Netherlands – Wageningen : Ponsen & Looijen, 2000. – 146 p.

3. K. Shoop 6 ways to focus on slitting lines [Электронный ресурс] / K. Shoop // The Fabricator. – 2005. – No. 9. – Режим доступа : http://thefabricator.com/coilprocessing/coilprocessing_article.cfm?id=1144 .

4. Канторович Л. В. Математические методы в организации и планировании производства / Л. В. Канторович. – Л. : ЛГУ, 1939.

5. Desaulniers G. Column generation / G. Desaulniers, J. Desrosiers, M. M. Solomon. – New-York : Springer Science + Business Media, Inc., 2005. – 358 p.

6. H. Dyckhoff A typology of cutting and packing problems / H. Dyckhoff // European Journal of Operational Research. – 1990. – Vol. 44. – No. 2. – Pp. 145–159.

7. Wscher G. An improved typology of cutting and packing problems / G. Wscher, H. Hauner, H. Schumann // European Journal of Operational Research. – 2007. – Vol. 183. – No. 3. – Pp. 1109–1130.

8. Kantorovich L. V. Mathematical methods of organizing and planning production / L. V. Kantorovich // Management Science. – 1960. – Vol. 6. – No. 4. – Pp. 366–422.

9. Gilmore P. C. A linear programming approach to cutting-stock problem / P. C. Gilmore, R. E. Gomory // Operations Research. – 1961. – Vol. 9. – No. 6. – Pp. 849–859.

10. Gilmore P. C. A linear programming approach to cutting-stock problem. Part II / P. C. Gilmore, R. E. Gomory // Operations Research. – 1963. – Vol. 11. – No. 6. – Pp. 863–888.

11. Gilmore P. C. Multistage cutting stock problems of two and more dimensions / P. C. Gilmore, R. E. Gomory // Operations Research. – 1965. – Vol. 13. – No. 1. – Pp. 94–120.

12. Haessler R. W. Controlling cutting pattern changes in one-dimensional trim problems / R. W. Haessler // Operations Research. – 1975. – Vol. 23. – No. 3. – Pp. 483–493.

13. Haessler R. W. A procedure for solving the 1.5-dimensional coil slitting problem / R. W. Haessler // IIE Transactions. – 1978. – Vol. 10. – No. 1. – Pp. 70–75.

14. Hinxman A. I. The trim-loss and assortment problems : a survey / A. I. Hinxman // European Journal of Operational Research. – 1980. – Vol. 5. – No. 1. – Pp. 8–18.

15. Haessler R. W. Cutting stock problems and solution procedures / R. W. Haessler, P. E. Sweeney // Euro pean Journal of Operational Research. – 1991. – Vol. 54. – No. 2. – Pp. 141–150.

16. Sweeney P. E. Cutting and packing problems: a categorized, application-orientated research bibliography / P. E. Sweeney, E. R. Paternoster // The Journal of the Operational Research Society. – 1992. – Vol. 43. – No. 7. – Pp. 691–706.

17. Haessler R. W. A 0-1 model for solving the corrugator trim problem / R. W. Haessler, F. B. Talbot // Man agement Science. – 1983. – Vol. 29. – No. 2. – Pp. 200–210.

18. Sarker B. R. An optimum solution for one-dimensional slitting problems : a dynamic programming ap proach / B. R. Sarker // The Journal of the Operational Research Society. – 1988. – Vol. 39. – No. 8. – Pp. 749–755.

19. Ferreira J. S. A two-phase roll cutting problem / J. S. Ferreira, M. A. Neves, P. F. Castro // European Journal of Operational Research. – 1990. – Vol. 44. – No. 2. – Pp. 185–196.

20. Song X. An iterative sequential heuristic procedure to a real-life 1.5-dimensional cutting stock problem / X. Song, C. B. Chu, Y. Y. Nie, J. A. Bennell // European Journal of Operational Research. – 2006. – Vol. 175. – No. 3. – Pp. 1870–1889.

21. Sarac T. A. Genetic Algorithm for 1,5 Dimensional Assortment Problems with Multiple Objectives / T. А. Sarac, M. S. Ozdemir // Developments in Applied Artificial Intelligence. – 2003. – Vol. 2718. – Pp. 85–117.

22. Li-Qun Zheng Using two-stage method to solve 1.5-dimensional cutting stock problem / Li-Qun Zheng, Hui Xiong, Da-Wei Li // 3rd International Conference on Innovative Computing Information and Control. – 2008. – Pp. 483.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 УДК 691. Барсуков В. А., Симоненко Т. Е.

КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ПОСЛЕ ВИБРОЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Рассмотрены и проанализированы пять различных методов обработки деталей сво бодным абразивом. Каждый из методов имеет свои достоинства и недостатки.

В настоящее время уровень технического совершенства металлообрабатывающего и штамповочного производства достиг новой качественной ступени. Появились высокопро изводительные токарные автоматы и полуавтоматы с числовым программным управлением, успешно работают штампы с автоматической подачей металлической ленты.

Для осуществления процесса отделочно-зачистной обработки деталей в свободном абразиве разработан ряд конструкций установок, промышленное использование которых по зволяет резко сократить или полностью устранить ручные слесарные операции по удалению заусенцев, скруглению острых кромок, обеспечить снятие окалины и получение на деталях равномерной матовой поверхности с шероховатостью не более Ra 2,12 мкм [1].

Большие перспективы в области отделочно-зачистной обработки (ОЗО) деталей в сре де мелкозернистого абразива открыло использование энергии сжатого воздуха для осущест вления процесса. Применение сжатого воздуха в качестве энергоносителя позволяет создать широкий диапазон конструкций оборудования и технологических процессов обработки мел козернистым абразивом.

Одним из универсальных методов ОЗО является струйно-абразивная обработка [2].

Данный метод позволяет производить обработку поверхностей со сложным профилем, их очистку от окалины, нагара, следов коррозии, подготовку под покрытия, придания поверхно сти матовости. Характерной особенностью метода является ударный характер воздействия абразивных частиц на обрабатываемую поверхность.

Применяемая свыше трех десятилетий пескоструйная обработка [3] позволяет осуще ствить процесс на простом в конструктивном отношении оборудовании, без принятия за щитных мер, предотвращающих коррозию обработанной поверхности. В ходе процесса можно использовать достаточно крупные зерна, приближая его производительность к дро беструйной обработке. Применение низкого (до 0,6 мПа) давления сжатого воздуха и невы сокая стоимость оборудования делают доступным применение пневмоструйной обработки [4]. Однако, при пневмоструйной обработке происходит неизбежное загрязнение рабочей и обслуживающей зоны абразивной пылью, нагрев детали, абразива, появление статического электричества. При продувке кварцевым песком возникает опасность поражения обслужи вающего персонала силикозом.

В области финишной обработки длительное время большое внимание уделялось и сейчас уделяется галтовочным и виброабразивным методам зачистки [5]. Преимуществен но используют два галтовочных метода: сухой и жидкостный. Сущность сухого метода за ключается в том, что загрузка состоит из деталей и абразива. При жидкостном методе в ка мере галтовочной установки добавляется антикоррозионная жидкость. Галтовочные уста новки в зависимости от расположения оси барабанов делятся на три группы: с горизонталь ными, наклонными и перекрещивающимися осями;

в зависимости от формы барабанов – ци линдрические и конические, круглые и многогранные;

в зависимости от емкости контейне ров – по серии. Кроме того, галтовочные установки делятся на галтовочные с обработкой не закрепленных деталей, закрепленных на подвижных или неподвижных осях, а также подвод но-галтовочные, опускающиеся в ванну с жидкой средой. Основные движения галтовочного метода- скольжение верхнего слоя рабочей среды (деталей и абразива) по мере вращения ба рабана, что обусловливает невысокую производительность обработки.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Целью статьи является выбор наиболее перспективных методов, позволяющих осуще ствлять зачистку труднодоступных участков обрабатываемых деталей, объединяя их можно добиться высоких показателей по качеству поверхности и производительности их обработки.

Рассматривая и анализируя некоторые способы абразивной обработки деталей сво бодным абразивом, можно сделать вывод, что, объединяя перечисленные способы, можно добиться высоких показателей по качеству поверхности деталей и производительности их обработки.

Наиболее перспективными методами ОЗО являются вибрационная и центробежная обработки, [6] позволяющие осуществлять зачистку труднодоступных участков обрабаты ваемых деталей из различных материалов при получении равномерной матовой поверхности.

Важной особенностью процессов является широкая универсальность, безвредность и низкий уровень шума, а также повышение качества обрабатываемой поверхности.

Применение вибрационной обработки деталей [7] позволило обрабатывать детали преимущественно тел вращения, которые контактируют с абразивной средой, и позволяет осуществлять съем мельчайших частиц металла. Обработка происходит за счет соударения частиц абразива и деталей, т. е. происходит ударное воздействие абразива на деталь, что мо жет привести к ухудшению качества обрабатываемой поверхности и несоблюдением точно сти размеров и форм. Однако довольно высокая производительность вибрационного метода дала толчок к достаточно широкому его применению для доводочной обработки деталей, по лучаемых литьем.

Рабочим движением, при использовании вибрационных установок, [8] является коле бательное перемещение абразивного инструмента относительно неподвижно закрепленных или свободно движущихся обрабатываемых деталей. Основные схемы таких установок пре дусматривают применение гранулированного абразивного наполнителя с относительно большой массой гранул для обеспечения необходимой кинетической энергией.

Центробежная обработка [9] позволяет повысить качество обрабатываемой поверхно сти до получения равномерной матовой поверхности, обрабатывать детали различной кон фигурации и детали малой жесткости за счет уплотнения рабочей среды центробежными си лами. Использование центробежного эффекта позволяет значительно увеличить силы взаи модействия между деталями и абразивом. Однако, наряду с перечисленными достоинствами имеется и существенный недостаток, а именно, не высокая производительность процесса.

Одним из методов обработки мелкозернистым абразивом является обработка абразив ными частицами, взвешенными в специальной эмульсии, которая прокачивается через полу закрытые полости. Протекающий при этом процесс обладает низкой производительностью, т. к. энергия удара частиц при этом очень мала. Однако он находит применение там, где об работка другими методами практически невозможна, например, при обработке трубок топ ливной аппаратуры.

Таким образом, хотя машиностроение и обладает арсеналом технологических прие мов и возможностей, направленных на решение задач, связанных с достижением высокого качества и производительности отделочной обработки, зачистка деталей в настоящее время осталась не механизированной.

В связи с этим разработана виброцентробежная установка, обеспечивающая зачистку деталей малой жесткости.

Анализируя некоторые способы абразивной обработки деталей свободным абразивом, можно сделать вывод, что, объединяя перечисленные способы, можно добиться высоких по казателей по качеству поверхности деталей и производительности их обработки.

Перспективным представляется совмещение центробежной и вибрационной сил при кладываемых к рабочей камере с обрабатывающей средой и обрабатываемыми деталями [10]. Это позволяет осуществить зачистку труднодоступных участков обрабатываемых дета лей из различных материалов при получении равномерной матовой поверхности.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 На процесс обработки незакрепленных деталей свободным абразивом, помимо режи мов, влияют следующие характеристики обрабатываемых деталей: предел прочности мате риала, ударная вязкость, твердость, удельный вес образца и масса.

Предлагаемая схема установки включает: вращающееся основание 1 с электродвига телем 2, который приводит во вращение через муфту 3 дебалансный вал 4, установленный на подшипниках 5 стакан 6. Основание 1 приводится во вращение посредством передачи 7 от электродвигателя 8 через муфту 9.

Рис. 1. Виброцентробежная установка Особенностью такой установки является безвредность, и низкий уровень шума, а так же повышение качества обрабатываемой поверхности.

При виброцентробежной обработке осуществляется дополнительный режим рабочих тел и обрабатываемых деталей за счет центробежных сил, что снижает ударное воздействие и улучшает качество поверхности. Кроме того, это позволяет обрабатывать детали в боль шом диапазоне масс от 0,04 до 0,2 кг.

Важное место занимает качество обработанной поверхности, которое оценивается ве личиной микронеровности поверхности детали и ее отражательной способностью.

При ОЗО незакрепленных деталей в свободных абразивных средах повышение произ водительности, как правило, достигается при увеличении высоты микронеровности. Обра ботка незакрепленных деталей влечет за собой ухудшение шероховатости поверхности за счет роста высоты микронеровностей с увеличением энергии удара. На процесс обработки ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 незакрепленных деталей свободным абразивом, помимо режимов, влияют следующие харак теристики обрабатываемых деталей: предел прочности материала, ударная вязкость, удель ный вес образца и масса. Это справедливо для струйно-абразивной, вибрационной, центро бежной, гидроротационной, виброструйной обработок. Для уменьшения силы удара, а зна чит, для повышения качества обработанной поверхности, необходимо создать притирочный режим обработки, т. е. уплотнить рабочую среду. Для этого на процесс обработки детали в вибрирующем контейнере накладывается равномерное поле центробежных сил. Таким об разом, при виброцентробежной обработке повышение интенсивности воздействия не влечет за собой поверхности в ухудшения шероховатости связи с уменьшением нормальной состав ляющей усилия воздействия абразивной гранулы на поверхность детали. При обработке де талей из твердых материалов высота микронеровностей снижается, что связано с уменьше нием глубины внедрения абразивных зерен.

Важной характеристикой поверхности при обработке деталей оптико-механической промышленности является отражательная способность. Она позволяет получить наилучшие характеристики оптических систем, и непосредственно связана с шероховатостью поверхно сти. Получение низкой отражательной способности для мягких материалов имеет значение при обработке деталей кино- и фотоаппаратуры, изготавливаемых в основном из таких мате риалов, как дюралюмин.

ВЫВОДЫ Применение методов обработки с воздействием только центробежной или только вибрационной силы не позволяет получить поверхность с низкой шероховатостью, и, лишь совмещая эти два воздействия, можно добиться сглаживания заусенцев и избежать микро ударов по поверхности детали. Установление оптимальных значений конструктивных и тех нологических параметров процесса виброцентробежной обработки незакрепленных деталей позволяет добиться наибольшей эффективности обработки. Производительность процесса и качество виброцентробежной обработки зависят от совместного воздействия центробеж ной и вибрационной сил. Определяющим фактором эффективности процесса зачистки явля ется отсутствие превышения одной из участвующих в процессе сил над другой.

ЛИТЕРАТУРА 1. Кремень З. И. Качество поверхности при обработке деталей потоком абразивных зерен / З. И. Кремен., М. Л. Масарский, В. З. Гузель // Станки и инструменты. – 1999. – № 6. – С. 25–26.

2. Димов Ю. В. Управление качеством поверхностного слоя детали при обработке абразивными грану лами : автореф. дис. д-ра техн. наук / Ю. В. Димов. – Минск, 1999. – 35 с.

3. Одинцов Л. Г. Новые направления в развитии финишно-зачистных методов обработки. Обзор № 4248 / Л. Г. Одинцов, Н. И. Тимохин. – М. : ЦНИИ информации, 2004. – 66 с.

4. Сергиев А. П. Некоторые условия оптимизации оборудования для обработки свободными абразива ми / А. П. Сергиев, В. А. Барсуков // Передовой опыт. – 2002. – № 2–3. – С. 40–44.

5. Сергиев А. П. Технология виброабразивной обработки / А. П. Сергиев // Производственно технический бюллетень. – 1999. – №4.

6. Бабичев А. П. Вибрационная обработка деталей / А. П. Бабичев. – [2-е изд. перераб. и доп.] – М. :


Машиностроение, 1999. – 133 с. : ил.

7. Бабичев А. П. Основы вибрационной технологии / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев. – Ростов-на-Дону:

ДГТУ, 1999. – 624 с.

8. Бабичев А. П. Вибрационная обработка в условиях ремонтных производств / А. П. Бабичев, В. Г. Санамян, Х. Халед // Высокие технологии в машиностроении : современные тенденции развития : мате риалы IХ междунар. научн.-техн. семинара. – Алушта – Харьков, 2000.

9. А. с. 4202783/08 СССР, 5В24В 31/02. Автоматическая центробежная барабанная машина / Коваяси Хисомине (JP), Симизу Тосихару (JP), Сео Еити (JP). – № 1799322 ;

заявлено 1987 ;

опубл. 2000, Бюл. № 8.

10. Анализ классификации и пути развития конструктивных форм рабочих камер вибрационных стан ков / [Бабичев А. П., Белоусов Д. Ю., Волков Р. В., Рысева Т. Н.] // Современные проблемы машиностроения и технический прогресс : тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. – Севастополь – Донецк, 2001. – С. 10.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 УДК 621.928. Батлук В. А., Сукач Р. Ю., Сукач Ю. Г., Басов М. В.

ОЧИСТКА ПОВІТРЯ ВІД ПИЛУ ПРИ РОБОТІ ГІРНИЧИХ КОМБАЙНІВ І КОМПЛЕКСІВ У Донецькій області діють 2000 промислових підприємств, з яких 800 – великі, вклю чаючи 177 особливо небезпечних хімічних виробництв. Міжнародні експерти відзначають, що на Землі немає такого регіону, як Донецька область, де перебувають сім коксохімзаводів із примітивною, яка давно не застосовується у світі, технологією виробництва коксу методом «мокрого гасіння» з потужним трубним викидом високотоксичних речовин і золи з важкими й радіоактивними металами (приблизно 0,5 кг на один квадратний метр території щодня).

Сумарний викид в атмосферу всіх підприємств регіону становить близько 2 млн. тон токсич них речовин у рік, або більше 60 тон на один квадратний кілометр території й 321 кг на кож ного жителя. Металургійні, коксохімічні виробництва й теплові електростанції у величезних обсягах «збагачують» атмосферу діоксидом і бензопиреном, що викликають рак у всього живого.

І це тільки в донецькому регіоні, а таких в Україні нараховується близько десяти. Не гативний антропогенний вплив на природу і людину досяг таких грандіозних масштабів, що став загрозою існуванню людини.

При роботі гірничих машин і комплексів велике значення має якість повітря, яке вони використовують і ця проблема сьогодні перетворилась на першочергову при проектування систем пневмоприводу.

Для проведення процесів пиловловлення, і газоочистки широке застосування знахо дять апарати із закруткою газового потоку: циклони, вихрові камери, скрубери, швидкісні газопромивачі, плівкові сепаратори тощо. Циклони прямоточні й більше ефективні протито чні, застосовуються для індивідуальних процесів сухого пиловловлення твердих частинок з розмірами більше 10 мкм. З великої розмаїтості протиточних циклонів (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24), а також розроблених пізніше високоефективних спірально-конічних циклонів типу СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М и СК-ЦН-40 і спиральнодовгоконічних, наприклад, типу СДК-ЦН-33.

Необхідно вибрати високоефективні циклони, які можуть вловити тверді частинки з розмі рами більшими за 5 10–6 м при температурах пилогазової суміші, що не перевищує 400–500 °С. Відцентрові циклони й скрубери з водяною плівкою застосовуються для мокрого пиловловлення, і можуть бути використані для процесів абсорбції й контактного теплообмі ну, однак, їхнє застосування обмежене умовою існування протиточно-гвинтової взаємодії висхідного пило-газового потоку, що очищується, із низхідним рухом плівки рідини, через що середньовитратна швидкість руху газу по порожньому перетину апарата становить 2,5–5,5 м/с.

Як інші конструкції мокрих пиловловлювачів, у яких може поєднуватись пиловлов лення з теплообміном або пиловловлення з абсорбцією, застосовуються порожні газопроми вачі, форсункові скрубери й швидкісні газопромивачі (скрубери Вентурі) з відцентровими сепараторами. Застосування вихрових скруберів з різними типами зрошувальних пристроїв підвищило ефективність пиловловлення за рахунок осадження частинок пилу на краплях та їх спільному русі, під дією відцентрової сили, до стінки апарата. Тонкість розпилювання рі дини на краплі з розмірами від 100 до 10 10–6 м визначається конструкцією форсунок і ре жимом витікання рідини. На великих краплях спостерігалося осадження твердих часток, а дрібні краплі з розмірами меншими за 1 10–6 м майже без контакту із твердими частинка ми неслися потоком закрученого газу з апарату.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Істотним кроком у поліпшенні сепарації рідинних плівок у закручених потоках стали нові конструкції плівкових сепараторів, розроблені для масообмінного обладнання. Застосу вання двоступінчастої сепарації дозволило забезпечити видалення пристінкової плівки ріди ни за область контакту й забезпечити середньодобові витрати швидкості руху закрученого потоку газу до 15–20 м/с.

Однак застосування апаратів мокрого типу створює проблему наступного очищення води, яка сьогодні є невирішеною, тому автори статті пішли шляхом створення принципово нової конструкції апарату сухого типу, здатного вирішити поставлену проблему.

Метою роботи є створення апарату для сухої очистки повітря від пилу в системах ро боти гірничих комбайнів і комплексів принципово нового типу, в якому досягається значне підвищення ефективності пилоочистки від дрібнодисперсного пилу при зменшенні гідравлі чного опору і габаритів пиловловлювача.

Існуючі в даний час апарати аналогічного призначення не можуть дати значного під вищення ефективності пиловловлення через неможливість забезпечення постійної дії відцен трових сил на частинку і неможливість підключення до процесу пиловиділення збільшених сил ваги та інерції.

В основу роботи поставлене завдання створення універсального, високоефективного, з невисоким гідравлічним опором пиловловлювача, в якому виконання жалюзійного відо кремлювача таким, що дозволяє йому обертатися навколо осі апарата примусово, веде до збільшення дії відцентрових сил, запобігає проникненню дрібнодисперсних частинок пилу всередину його, захоплюючись пилоповітряним потоком, до вирівнювання тисків всередині корпуса апарата і запобігає виносу дрібнодисперсного пилу вторинним вихором у патрубок виходу очищеного повітря.

На рис. 1 представлений запропонований пиловловлювач з відокремлювачем із при водом.

Пилоповітряна суміш надходить тангенційно через вхідний патрубок 9 в корпус апа рата 1. Під дією відцентрових сил частинки пилу більшої маси відкидаються до циліндричної частини корпуса 1 апарата, сповзають під дією сил тяжіння вниз спочатку вздовж циліндри чної, а потім конічної частини корпуса апарата до розвантажувального пристрою виходу пи лу 12 і через нього у бункер 13. Частинки пилу меншої маси, які захоплюються потоком вже очищеного від великих фракцій пилу повітря, рухаються до жалюзійного відокремлювача 2, за рахунок своєї інерції не встигають за потоком, стикаються з жалюзі відокремлювача і піс ля декількох зіткнень відбиваються у зворот ньому напрямку до циліндричної стінки корпу са апарата 1, де захоплюються потоком більш масивних частинок пилу і разом з ними пря мують до бункера 13. Число зіткнень залежить від маси, складу частинок і швидкості руху пило газового потоку.

Очищене таким чином повітря обминає жалюзі з мінімальним кутом атаки, потрапляє через щілини між жалюзі 3 в середину жалюзійного відокремлювача 2, де за рахунок обер тання відокремлювача створюється розрідження.

Та частина пилоповітряного потоку, яка не встигла пройти через отвори між жалюзі відокремлювача 2 в циліндричній частині корпуса 1, проходячи через завихрувач 8, набуває обертового руху, завдяки якому основна частина зважених частинок знов відкидається до стінки корпуса апарата 1 і по спіралі, яка прямує вниз, поступає через розвантажувальний пристрій 12 в бункер 13.

Очищений від великодисперсних частинок пилу, потік повітря разом із дрібнодиспер сною частиною пилу огинає відокремлювач 2 і направляється по спіралі, яка направлена вверх (вторинний вихор), у відокремлювач 2, який обертається.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 У внутрішню частину відокремлювача 2 через форсунку 6 поступає вода, яка відцент ровою силою притискається до внутрішньої поверхні кожної жалюзі 3 відокремлювача 2 та утримується кільцевим диском 5, розприділяючись по жалюзі 3 відокремлювача 2 рівномір ним шаром. Не вловлений дрібнодисперсний пил, попадаючи всередину відокремлювача з вторинним потоком, також притискається до внутрішньої поверхні водяного шару на стін ках жалюзі відокремлювача.

При збільшенні товщини шару води, яка поступає через форсунку 6, та його частина, що виходить за межі диску 5, разом з частинками зкоагульованого пилу викидається у конічну частину корпуса 1, підхоплюється потоком великодисперсного пилу, який рухаєть ся по спіралі вниз до розвантажувального пристрою 12 в бункер 13, а очищене повітря, під німаючись угору всередині відокремлювача, через щілини 7 виходить у відсмоктуючу каме ру 10 і в подальшому виводяться із апарата через тангенційний патрубок виходу очищеного повітря 11, чому сприяє створене розрідження всередині жалюзійного відокремлювача 2.

Наявність жалюзійного відокремлювача 2 з кільцевим диском 5 у нижній своїй частині запобігає виносу дрібнодисперсної частини пилу з апарату разом з очищеним повітрям, що сприяє підвищенню ефективності уловлення пилу.

Для підсилення ефекту відцентрово-інерційного очищення жалюзійний відокремлювач 2 має можливість обертатися навколо осі пиловловлювача за допомогою двигуна 4 і швид кість його обертання прямо пропорційно залежить від швидкості входу пилоповітряної су міші в апарат через вхідний патрубок 9. Таким чином корегується числом обертів двигуна. За рахунок обертового руху жалюзійного відокремлювача 2 підсилюється ефект відцентрової очистки повітря від пилу і сила відбиття частинок пилу від жалюзі (скорочується кількість стикань), що в свою чергу веде до підвищення ефективності очищення.


Таким чином у запропонованому пиловловлювачі відбуваються наступні етапи очист ки повітря від пилу:

– перша – відцентрова у циліндричній частині корпуса апарата зразу після входу пи лоповітряної суміші в пиловловлювач;

– друга – інерційна при проходженні суміші через щілини між жалюзі відокремлю вача;

– третя – знов відцентрова при проходженні через завихрувач;

– четверта – відцентрова всередині жалюзійного відокремлювача при притискуванні до внутрішньої поверхні жалюзі;

– п’ята – мокра при попаданні потоку на шар води;

– шоста – при проходженні через щілини у верхній частині відокремлювача потоку у відсмоктуючу камеру.

Для того, щоб уяснити, яке місце займуть створені нами пиловловлювачі у загальному колосальному ряді існуючих сьогодні апаратів їх необхідно дослідити, звівши шляхом порів няльних випробовувань до невеликого конкретного ряду за їх ефективністю, гідравлічним опором і металоємністю, при однакових енергетичних витратах і продуктивності.

З цією метою існує «Єдина методика порівняльних випробувань пиловловлювачів», яка охоплює питання приготування експериментального пилу, визначення фізико-хімічних і морфометричних його властивостей, методів запилення повітря, що подається у пиловлов лювач, ступеня деагломерації пилу при штучному запиленні повітря, яка визнана обов’язковою при дослідженнях новостворених апаратів аналогічного призначення.

Досліди проводилися на стандартному стенді, який відповідає всім вимогам цієї мето дики у Національному університеті «Львівська політехніка».

Загальний вигляд стенду представлений на рис. 2.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Експериментальний стенд складається з піддослідного апарату 1, вентилятора 2 для деагломерації пилу, пилоподавача 3 зі змішувачем 4, ежектора 5 і колектора 6, а також вен тилятора 10 для виведення очищеного в апараті 1 повітря через рукавний фільтр 7 назовні.

Рис. 1. Пиловловлювач Рис. 2. Загальний вигляд експериментального стенду Перед рукавним фільтром встановлена вимірювальна шайба 8 з приладом зовнішньої фільтрації 9.

Вентилятор 10 має клиноремінний привід від електродвигуна постійного струму потужністю 3,5 кВт. Для живлення двигуна встановлений генератор постійного струму з двигуном змінного струму 13 потужністю 4,0 кВт.

Така схема установки дозволяє плавно регулювати число обертів колеса вентилятора від 0 до 30 об/год. Відцентровий вентилятор, при розрідженні на вході у всмоктуючий отвір до 600 мм вод. ст., забезпечує витрати повітря до 3000 м3/год. З боку нагнітання вентилятора 10 встановлені глушники шуму.

Для живлення повітряного ежектора 5 встановлено два послідовно включених відцен трових вентилятора 2 (ЦВ – 2;

ЦВ – 3) з числом обертів 50 об/год. і електродвигунами поту жністю 1,8 кВт. Перед піддослідним апаратом і після нього встановлені, відповідно, малий 14 і великий 15 шибери. Запилення повітря, яке поступає в апарат 1, що досліджуємо, прово диться пилоподавачем 3.

На цьому стандартному експериментальному стенді НУ «Львівська політехніка» були проведені порівняльні дослідження запропонованого пиловловлювача з відокремлювачем із приводом і промислового пиловсмоктувача (еталона) на стандартному експериментальному пилу – кварцовому піску (табл. 1).

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Таблиця Результати дослідження запропонованого пиловловлювача з відокремлювачем із приводом і промислового пиловсмоктувача Ефективність Ефективність Гідравлічний тиск, Витрата Медіанний роботи, % роботи, % Па повітря, діаметр пилу, Запропо м3/год. 10-6 м Запропонованого Еталону Еталону нованого 1000 32 94,3 88,4 58 2000 32 96,2 91,5 60 3000 32 97,0 88,6 63 3500 32 97,9 93,2 65 1000 50 94,9 90,8 58 2000 50 96,7 92,9 61 3000 50 98,9 94,0 64 3500 50 98,3 93,8 65 1000 32 94,3 88,4 58 Як видно із проведених експериментальних досліджень, ефективність пиловловлюва ча з відокремлювачем із приводом, підвищується на 4–7 % в порівнянні з еталоном, але при цьому гідравлічний опір зменшився в 1,5–1,8 рази, на відміну від еталону, він має постійний режим роботи, не змінюючи опір, з часом, не потребує очистки через певні години роботи, і досить зручний в експлуатації і при цьому зменшилися енерго- і металоємність. Переваги запропонованої конструкції очевидні. Збільшення ефективності пиловловлення у запропоно ваному апараті досягається вибором оптимальних параметрів руху пило газової суміші в апараті.

ВИСНОВКИ Таким чином, ми пропонуємо пиловловлювач, в якому жалюзійний відокремлювач виконано таким, що дозволяє йому обертатися навколо вісі апарата примусово, веде до збі льшення дії відцентрових сил, запобігає проникненню дрібнодисперсних частинок пилу все редину його, захоплюючись пилоповітряним потоком, до вирівнювання тисків всередині ко рпуса апарата і запобігає виносу дрібнодисперсного пилу вторинним вихором у патрубок ви ходу очищеного повітря.

Завдяки цим вдосконаленням, нам вдалося досягти значного збільшення (на 4–7 %) ефективності вловлення дрібнодисперсного пилу у порівнянні з промисловим пиловсмокту вачем (еталоном), зменшивши при цьому гідравлічний опір (енергоємність) і витрати матері алу (металоємність).

У даний час проводиться проектування дослідно-промислового взірця запропоновано го апарата для впровадження його в системах роботи гірських комбайнів і комплексів.

ЛІТЕРАТУРА 1. Принципово новий метод для очистки повітря від пилу / Батлук В. А., Сукач Р. Ю., Василів Р. М., Басов М. В. // Матеріали доповідей на 7 міжнародній науково-методичній конференції Безпека життєдіяльності людини – освіта, наука, практика. – Миколаїв ;

НУК, 2008 р. – С. 179–182.

2. Математические модели процессов разделения гетерогенных систем при пылеочистке / Бат лук В. А., Шелюх Ю. Є., Басов М. В., Василів Р. М., Сукач Р. Ю. // Вестник нац. тех. университета Украины «Киевский политехнический институт». – Машиностроение. – К. : НТУУ «КПИ». – 2008. – № 52. – С. 267–272.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 УДК 621.771. Беляев С. Ю., Багазеев Ю. М., Семичев Ю. С.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ ВАЛКОВОЙ СИСТЕМЫ «КВАРТО» В УСЛОВИЯХ СВЕРХВЫСОКИХ НАГРУЗОК ПРИ ТЕПЛОЙ ПРОГЛАДКЕ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Прогладочный стан 2000 фактически является финишным деформационным агрега том технологической цепочки производства горячекатаного тонко- и среднелистового прока та из титановых сплавов ОАО «ВСМПО-АВИСМА» [1]. В линии прогладочного стана выполняются разнообразные технологические операции, а именно отжиг и правка, нагрев и прогладка листов, холодная прокатка и прогладка листов, а также их калибровка по тол щине. Деформация прокатываемого металла выполняется в рабочей клети стана за счет ре версивной многопроходной прокатки. Низкая температура деформационной обработки (до 450...700 °С), в сочетании с высоким уровнем сопротивления деформации титановых спла вов, приводит к резкому росту технологических нагрузок – усилий и моментов прокатки и, соответственно, к снижению долговечности элементов рабочей клети. В процессе эксплуа тации отмечены случаи поломок элементов главной линии черновой клети стана (опорных валков, шпинделей). Поломки опорных валков в последнее время носили систематический характер.

Целью работы, а также проводимого экспериментально-теоретического исследования являлось:

1. Определение реального уровня загруженности рабочей клети прогладочного стана 2000 с учетом всего многообразия действия конструктивных и технологических факторов.

2. Определение предельных уровней технологических нагрузок и ресурса долговеч ности для опорных валков рабочей клети прогладочного стана 2000.

Прогладочный стан 2000 был спроектирован и изготовлен Новокраматорским маши ностроительным заводом (ЗАО «НКМЗ») в середине 60-х годов. Заводом изготовителем ус тановлены следующие основные параметры валкового узла:

– диаметр рабочих валков (max / min) – 650 / 620 мм;

– диаметр опорных валков (max / min) – 1300/ 1220 мм;

– длина бочки валков – 2000 мм;

– допустимое усилие прокатки – 9,81 МН (1000 тс).

Для определения фактической загруженности деталей, узлов и механизмов главной линии рабочей клети прогладочного стана 2000 с учетом всего многообразия факторов, оценки динамики протекающих процессов, изучения возможной несимметричности нагру жения было проведено комплексоне экспериментальное исследование. Оно включало изме рение и регистрацию усилий и моментов прокатки, скоростных и нагрузочных характери стик электропривода для достаточно широкого спектра типоразмеров листов и видов техно логических операций. Пример характерной осциллограммы усилий прокатки по показаниям месдоз для одного из типовых маршрутов приведен на рис. 1.

Качественный анализ осциллограмм усилий прокатки и температуры металла позво ляет сформулировать следующие выводы:

1. Все процессы холодной и теплой прогладки и калибровки листов из титановых сплавов можно разделить на две основные группы: процессы, реализуемые без предвари тельного поджатия валков, и процессы деформации листов с предварительным поджатием.

Характерной особенностью процесса прогладки тонких листов (менее 3,0 мм) является про катка с предварительным поджатием валков, причем величина данной нагрузки может дос тигать 80 % от уровня разрешенного заводом – изготовителем стана ЗАО «НКМЗ».

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), Рис. 1. Типовая осциллограмма усилий прокатки при теплой прогладке листов из сплава ВТ-6 на прогладочном стане ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 2. В целом процесс прокатки листов на прогладочном стане 2000 является крайне не стабильным процессом. Это проявляется в существенном изменении, как полного усилия прокатки, так и усилия предварительного поджатия валков, а также в различном числе про ходов, необходимых для отделки листов одной партии. Причин такой нестабильности не сколько – это и нестабильность температурного режима прокатки, индивидуальность гео метрической толщины листов одной партии, влияние «почерка» оператора стана.

3. Основной причиной нестабильности технологического усилия прокатки следует считать нестабильность температурного режима прокатки.

4. Экспериментальные исследования не выявили существенных динамических нагру зок возникающих в рабочей клети при захвате металла и выбросе его из валков. Отдельные пиковые нагрузки, превышающие номинал не более чем на 5…15 % и возникающие при за хвате полосы, фиксировались только месдозами, но не тензометрическими датчиками, уста новленными на станине.

Такой характер нагружения и длительная работа валкового узла и всего стана с пере грузками требует оценки прочности и долговечности наиболее нагруженных узлов, к кото рым, в первую очередь, относятся опорные валки. Опорный валок рабочей клети прогладоч ного стана 2000 выполняется кованным из стали 9ХФ с закалкой рабочей поверхности бочки.

Для определения предельно допустимого уровня усилий прокатки, которые может выдер жать опорный валок без разрушения, были выполнены расчеты на статическую и усталост ную прочность данного валка по методикам, используемым ведущими фирмами в области металлургического машиностроения. Для реализации данной задачи был создан программ ный пакет, осуществляющий расчет и построение в удобной графической форме по длине валка эпюр поперечных сил, изгибающих моментов, напряжений на поверхности валка (в том числе с учетом концентраторов), коэффициентов запаса усталостной прочности, а также числа циклов нагружений валка до его разрушения. Расчеты выполнялись для шести уровней усилий прокатки, действующих на опорный валок от 4,9 МН (500 тс) до 29,4 МН (3000 тс) с шагом 4,9 МН (500 тс).

Анализ эпюры напряжений эквивалентных напряжений в валке при расчете на стати ческую прочность показывает, что наиболее нагруженной является зона перехода шейки валка в бочку. В этой части валка имеются два опасных сечения: переход конического участ ка шейки в бочку (1-е опасное сечение) и переход конического участка валка в цилиндриче ский участок шейки (2-е опасное сечение).

Выполненный расчет на усталостную прочность в форме определения коэффициента запаса усталостной прочности (рис. 2) показывает, что наиболее подверженными усталост ному разрушению являются 1-е и 2-е опасные сечения, а также сечения ступенчатых перехо дов расположенных в месте установки подшипников на валок. В 1-ом и 2-ом опасных сече ниях расчетный коэффициент запаса усталостной прочности даже при допустимом усилии прокатки 9,81 МН (1000 тс) оказывается меньше не только минимально допустимого значе ния 1,3, но и меньше 1,0. Это свидетельствует о том, что разрушение опорного валка проис ходит в зоне малоцикловой усталости, следовательно, необходим расчет валка на ограничен ную долговечность.

В ходе расчета на ограниченную долговечность, при базовом числе циклов нагруже ний без разрушения – 2,1 миллиона циклов, также были построены эпюры нагрузочной спо собности опорных валков по их длине (рис. 2). Анализ результатов показал, что наименьшее число циклов выдержат именно выявленные ранее опасные сечения 1 и 2. Это вполне соот ветствует имеющимся данным о разрушениях валков – у подавляющего числа валков проис ходит усталостное разрушение шейки в непосредственной близости от бочки (в зоне кониче ского участка).

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Рис. 2. Диаграммы распределения по длине валка коэффициента запаса усталостной прочности и предельного числа циклов до разрушения для различных уровней усилий ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 Так при усилии прокатки 29,4 МН (3000 тс) 1-ое опасное сечение опорного валка вы держит всего лишь 636 циклов нагружений. С учетом того, что один цикл нагружения соот ветствует одному обороту валка, за один цикл нагружения можно прокатать полосу длиной 3600...4000 мм. Полосы такой длины являются типовыми для прогладочного стана 2000.

Ввиду того, что прогладка осуществляется, как правило, за 3...5 проходов, то обработка од ного листа соответствует 3...5 циклам нагружения валка. Следовательно, опорный валок вы держит прогладку 127...212 листов с усилием прокатки 29,4 МН (3000 тс). Снижение усилия прокатки и соответственно уровня напряжений в валке приводит к увеличению его долго вечности. Так при прогладке листов с усилием 24,5 МН (2500 тс) шейка опорного валка вы держит 1930 циклов нагружений или прокатку 386...643 листов. Прогладка листов с усилия ми 19,6 МН (2000 тс) допускает деформацию 11680…19470 заготовок без разрушения шейки опорного валка. При усилиях прокатки 14,7 МН (1500 тс) возможна прогладка 3,5...5,9 мил лионов листов.

Большинство методик прочностных расчетов листопрокатных валков выделяет еще одно опасное сечение – середину бочки валка. Расчеты показывают, что для прогладочного стана 2000 в данном сечении не возникает опасных напряжений, однако разрушение валка в данном сечении возможно, если вблизи середины бочки имеются повреждения зернистой структуры металла: раковины, трещины и т. п. При нагружении данные дефекты выступают в качестве концентраторов напряжений, резко снижая прочность валка. Отдельные случаи разрушения опорных валков именно в центре бочки, очевидно, связаны с наличием в валках таких дефектов.

ВЫВОДЫ Учитывая вышеизложенное, можно сделать следующие выводы относительно несу щей способности опорного валка:

– при расчете на статическую прочность с 5-кратным запасом относительно предела прочности без учета концентраторов допускаемое усилие прокатки составляет 16,15 МН (1646 тс);

– при расчете на статическую прочность с 2-кратным запасом относительно предела текучести с учетом концентраторов напряжений допускаемое усилие прокатки составляет 12,75 МН (1300 тс);

– разрушение валков носит, как правило, усталостный характер;

– достаточная долговечность валка обеспечивается при усилиях прокатки не превы шающих 14,7 МН (1500 тс), при этом обеспечивается прогладка 3,5...5,9 миллионов листов при 5-проходной схеме и длине листов 3600...4000 мм;

– при прогладке листов, отличающихся от базовых по длине и числу проходов, долж на быть скорректирована и расчетная долговечность;

– увеличение усилий прокатки приводит к резкому снижению долговечности валка;

– следует также выполнить комплекс мероприятий по снижению концентрации на пряжений в наиболее опасных сечениях за счет изменения геометрии, способов и качества обработки галтелей.

ЛИТЕРАТУРА 1. Машины и агрегаты для обработки цветных металлов и сплавов : учебное пособие для вузов / В. С. Паршин, В. П. Костров, Б. С. Сомов и др. – М. : Металлургия, 2001. – 400 с.

2. Выдрин В. Н. Процесс непрерывной прокатки / В. Н. Выдрин, А. С. Федосиенко, В. И. Крайнов. – М. :

Металлургия, 1970. – 456 с.

3. Целиков А. И. Теория прокатки / А. И. Целиков, А. И. Гришков. – М. : Металлургия, 1970. – 358 с.

ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії № 1 (18), 2010 УДК 622.673.6:517. Бережинский В. И., Федоров Е. М.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОНЦЕВОГО ПОДЪЕМА ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЖЕСТКОЙ ПОСАДКИ СОСУДА ПРИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОМ ТОРМОЖЕНИИ В настоящее время срок службы барабанных подъемных машин превышает норма тивный в 1,5–2 раза и более [1]. Поэтому актуальна их замена, при которой зачастую необхо димо увеличить канатоемкость машин, повысить концевую нагрузку и т. д. При использова нии современного электропривода целесообразен отказ от редуктора, что приводит к значи тельному снижению маховых масс машины. В связи с изменением параметров подъема воз никают трудности в предотвращении жесткой посадки в режиме предохранительного тор можения. Особенно остро этот вопрос стоит на одноконцевых подъемных установках (клете вых, проходческих бадьевых).

При использовании подъемных машин с малой массой вращающихся частей в режиме предохранительного торможения, возникшего при нахождении опускающегося сосуда вбли зи нижней приемной площадки, прирост скорости сосуда может превысить допустимую ско рость посадки, что объясняется недостаточно высоким быстродействием тормоза и большим ускорением свободного выбега. Минимальная уставка защитных тахограмм серийно выпус каемых ограничителей скорости равна максимально допустимой скорости посадки людей.

Таким образом, быстродействие предохранительного тормоза и характеристики существую щих ограничителей скорости не гарантируют предотвращение жесткой посадки в случае срабатывания предохранительного тормоза при нахождении опускающегося сосуда вблизи нижней приемной площадки. Вопрос предотвращения жесткой посадки сосуда при срабаты вании предохранительного тормоза на участке пути рабочего замедления решен и на нем ос танавливаться не будем [1].

Для улучшения характеристик предохранительного тормоза НПФ «Мидиэл» оборуду ет поставляемые фирмой подъемные машины дисковыми тормозами фирмы АВВ, а также устанавливает их на действующие машины. Фирма разрабатывает дисковые тормоза своей конструкции [1, 2].

В настоящее время разрабатываются автоматизированные системы управления и ком плексной защиты шахтной подъемной установки ЗАО «Новокраматорский машинострои тельный завод», ООО «Улис Системс», СКБ «Электрощит» и др. В их состав входят ограни чители скорости [1-3]. Они позволяют контролировать скорость дотягивания подъемного со суда ниже 1,0 м/с, создавая условия для предотвращения жесткой посадки.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.