Направления исследований по повышению ресурса узлов трения в приводах скиповых лебёдок доменного цеха ОАО «ММК» Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

УДК 621.771.079

Мироненков Е.И., Жиркин Ю.В., Чумиков А.М., Платов С.И.

НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ РЕСУРСА УЗЛОВ ТРЕНИЯ В ПРИВОДАХ СКИПОВЫХ ЛЕБЁДОК ДОМЕННОГО ЦЕХА ОАО «ММК»

Комплексное решение вопросов повышения ресурса подшипников качения и зубчатых пере -дач в различных приводах является немаловажной проблемой, над которой приходится постоянно работать. Объектом исследования выбраны тяже лона груженные редуктора скиповых лебедок доменного цеха.

В узлах трения подшипников качения редукторов скиповых лебедок применяется пластичный смазочный материал, доставка его осуществляется автоматизированными централизованными системами, а минеральное масло применяется в узлах трения зубчатых передач, где используются картерные системы смазывания.

Одним из направлений повышения ресурса яв-ляется совершенствование существующих централизованных станций и прорабатывается вопрос включения их в работу от приборов, фиксирующих изменение нагрузок на электродвигателях приводов скиповых лебедок, взамен комавдных электрических приборов (КЭПов).

Второе направление - это использование ком -пактных циркуляционных систем смазывания, ус -тановленных непосредственно на редукторах, где рабочей емкостью является картер редуктора. Насосом через фильтры происходит всасывание масла из картера и последующее его нагнетание об-

Таблица 1

Данные расчета на контактную прочность зубьев редукторов скиповой лебёдки

Наимено- вание Контактные напряжения Ртах, м Па Вид контакта Скорость скольжения и , м/с

Большой редуктор 280 Насыщенный пластический контакт 0,26

Малый редуктор 200 Насыщенный пластический контакт 1,43

ратно в редуктор.

В любом случае совмещение различных способов смазывания требует надежной герметизации узлов трения - это третье направление, связанное с повышением ресурса подшипников качения и зуб -чатых передач приводов скиповых лебедок Хорошо себя зарекомендовали в промышленном оборудовании полиуретановые и фторкаучуковые уплотнения .

Четвертым направлением является подбор смазочных материалов для редукторов скиповых ле-бедок. Известно, что правильно подобранная марка минерального или синтетического масла существенно повышает срок службы редукторов, снижает расходы на ремонт, стоимость которого может колебаться в условиях доменного цеха от одного до тридцати пяти миллионов рублей и более.

В табл. 1 представлены полученные данные на контактную прочность зубьев редукторов скиповой лебёдки, откуда сделан общий вывод о необходимости проведения дальнейших иссле-дований, направленных на подтверждение выбранных направлений.

На действующем оборудовании провести полные исследования сложно, поэтому необходимо совместить их с исследованиями на специальном разработанном для этих целей лабора-

Таблица 2

Рассчитанные параметры редуктора лабораторного стенда

Наименова- ние Крутящий момент на колесе Мк, Нм Скорость скольжения в зубчатом зацеплении и , м/с Окружное усилие в зубчатом зацеплении Рк, Н Угловая скорость шестерни редуктора га, с-1 ш '

Редуктор лабораторного стенда 122 1,28 1214 138

Направления исследований по повышению ресурса.

Мироненков Е.И., Жиркин Ю.В., Чумиков А.М., Платов С.И.

торном стевде (ЛС).

В табл. 2 представлены рассчитанные параметры редуктора лабораторного стевда.

Расчёты проводили по следующей методике:

1. Расчёт крутящего момента на колесе. Величину крутящего момента Мк на колесе

редуктора ЛС нашли из условия равенства контактных напряжений в зубчатых зацеплениях барабана лебедки и редуктора [1]

Р 2'и 2' А2 ■ Ь

М = тах------------------=

* 7,5 -104(и +1)3 • К

_ 2802 • 22 • 0,162 • 0,04 _

~ 7,5-104(2 +1)31,3 “

= 122-10 6МН • м = 122 Н • м.

2. Расчёт скорости скольжения в зубчатом заце пле нии редуктора ЛС [1].

ß arcsin

=0,951 1 +

30

107

= 74,8;

k = 0,31 • 0,16- 0,95 0,107 +

tg74,8

+0,3 -1,6• 10 3 = 1,16; и, 1,16 • 10^(2 +1) 0,16

2 +1

-• sin 20

70 = 1,28 м/с.

2M„ 2 -122 -103

m ■ z,

3,0 • 67

121=4 H.

M = Q • l

к. p z-'p ц.т

7:50• 0,125 = 93,75 H • m,

где Qp - вес редуктора, Н; їцт - расстояние от

центра тяжести редуктора до оси его вращения, м.

То есть необходимый крутящий момент практически обеспечивается весом редуктора.

Для обеспечения заданного крутящего момента необходим дополнительный момент

МЛ = 122 - 93,75 = 28,25 Нм.

приложения нагрузки Рд к рычагу Л С длиной Ь = 0,875 м

= 281-25 = 32,3 Н. д 0,875

5. Расчёт кинематических характеристик экспериментальной установки.

Расчёт проводили из условия реализации на контакте зубчатого зацепления ЛС масляной плёнки толщиной к, равной толщине масляной плёнки в зацеплении большого редуктора бара -бана лебёдки Толщина плёнки смазочного материала определяется из зависимости [1], справедливой как для подшипников качения, так и для зубчатых заце пле ний

1Л лпґ,, ТТ \0,75 _0,6 л0,4 __—0,15

h0 = 3,17<k • иу), -а , -р ■ • ,

пр & H

(1)

где ц0 - вязкость смазочного материала, Па-с; и^ - суммарная скорость качения на контакте, м/с; а - пьезокоэффициенг вязкости, Па-1; ряр -

приведённый радиус кривизны, м; gH - нагрузка на единицу длины контакта, Н/м.

В соответствии с положениями теории подо -бия [2] представили зависимость (1) в ввде масштабных коэффициентов. Принимая коэффициент толщины масляной плёнки шк = 1 и коэффициент контактных напряжений = 1 (условие однозначности физических условий на контакте):

3. Расчёт необходимого окружного усилия, действующего в зубчатом зацеплении

1 =

, ч0,75 0,6 0

К- müy ) • ma • mp

m

0,15

Ah

(2)

При использовании одного и того же смазоч-ного материала т^ = 1, та = 1, тогда

4. Расчёт крутящего момента, создаваемого весом редуктора.

mvz =

f 0,15 0 75

1 mq '0,75

qH

i^0,4

m

V Р J

rM 1Н 7 Н

(3)

96,j3 • 2,38 • 0,636 90 ~103 • 0,1 • 0,04

0,41.

м: • dHk • ¿

m = —k—k------------

qH Mf • dk ■ bM

Приведённ^1Й радиус кривизны в полюсе зацепления [1]

d ■ и ■ sin а

о =------^-----------.

ир 2(и +1) • cos Р

Масштабный коэффициент приведённого ра-

Этот момент может быть обеспечен за счёт диуса кривизны

dш ' u^ ' (u +1)'cos Р

m ш_______і____ ______*

р абш • u6 • (u^ +1) • cos р^ _ 0,1 • 2• (5,96 +1) • cos30 ~ 0,4• 5,96• (2 +1)• cos22,6

= 0,19.

f 0,15 0 75

1 mq '0,75

qH

■**.0,4

m

VP J

V 0,190,4 J

1

f 0 410,15 ^ 075

1=97.

Суммарная скорость качения в полюсе зацепления

иz = dm-шш • sinа ;

С -ш?

d6 -шб

Тогда

эу

mT]

d6-&б

ш __ш

= 1,97-

d^

ш

0,4 • 2,92 • 5,96

Тогда масштабный коэффициент суммарной скорости качения

0,1

= 138 с_1.

Выбираем электродвигатель 4А 90L6Y3 N = 2,2 кВт, n = 1425 об/мин, кп.д. - 80%,

cos ф = 0,83 [3].

Таким образом, используя положения теории подобия, через полученные значения масштабных коэффициентов рассчитали угловую скорость шестерни редуктора лабораторного стевда, выбрали электродвигатель и получили возможность проведения полных исследований, направленных на повышение ресурса узлов трения в приводах скиповых лебедок доменного цеха ОАО «ММК».

Библиографический список

1. Коднир, Д.С. Эластотдродинамический расчет деталей машин [Текст] / Д.С. Коднир, Е.П. Жильников, Ю.И. Байборо-дов. М.: Машиностроение, 1988. 166 с.

2. Веников, В.А. Теория подобия и моделирования [Текст] / В.А. Веников, Г.А. Веников. М.: Высш. шк., 1984. 439 с.

3. Длоугий, В.В. Приводы машин: Справочник [Текст] / В.В. Длоугий, Т.И. Муха, А.П. Цупиков, Б.В. Януш; Под общ. ред.

В.В. Длоугого. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982. 383 с.

4. Жиркин, Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин: Учебник [Текст] / Ю.В. Жиркин. Магнито-

горск, МГТУ, 2002. 330 с.

5. Жиркин, Ю.В. Основы теории трения и изнашивания: Учеб. пособие [Текст] / Ю.В. Жиркин. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. 95 с.

УДК 669.18.046.518:621.746.27М Пиксаев В.А.

ВОЗМОЖНЫЙ ПРИНЦИП МОДЕРНИЗАЦИИ мнлз

В России в настоящее время в большом количестве производятся непрерывно литые заготовки для трубного штрипса и автомобильного листа, наличие прокатных дефектов на поверхности которых недопустимо. Наиболее серьезной, из-за невозможности устранения, причиной появления данных дефектов являются внутренние (гнездообразные и перпендикулярные) тре-щины, которые в основном образуются в процес-се распрямления заготовки Нами произведен анализ внутренней структуры темплетов, отобранных от заготовок из сталей трубных марок, произведенных на отечественной криволинейной МНЛЗ ОАО «ММК». В результате анализа обнаружено, что 93,9 и 92,7% заготовок поражено при их распрямлении соответственно гнездооб-

разными и перпендикулярным и трещинами [1].

Базовым принципом проектирования отечественных МНЛЗ является подавление процесса образования высокотемпературных (залечивающихся) трещин в зоне, примыкающей к фронту кристаллизации заготовки. Для реализации данного принципа профиль криволинейного участка принимают таким, чтобы деформация от распрямления по фронту кристаллизации заготовки распределялась равномерно. Известно, что при этом в слоях, равноудаленных от геометрической оси заготовки, та же деформация распределяется неравномерно с максимумом в конце участка распрямления. Аналогично распределяется плотность потенциальной энергии распрямления в теле заготовки, что, вероятно, является причиной