CC BY
192
УДК 621.778
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВУЮЩИХ РИХТУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ
Харитонов В.А., Пванцов А.Б.
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия
Для повышения долговечности и надежности канатов необходимо учитывать факторы конструктивного, технологического и эксплуатационного характера, среди которых существенными, определяющими долговечность стального каната, являются технологические напряжения в его элементах [1].
В процессе свивки элементы каната испытывают глубокую упругопластическую деформацию, что вызывает в поперечном сечении проволок нормальные напряжения от изгиба и растяжения, а также касательные напряжения кручения.
Свивочные напряжения оказывают огромное влияние на долговечность канатов, резко повышая чувствительность проволок к поверхностным дефектам (царапины, вмятины) [2]. Обусловленные свивочными напряжениями моменты упругой отдачи раскручивают канат, нарушая его конструкционную плотность. Поэтому совершенствование методов нейтрализации свивочных напряжений является актуальной задачей канатного производства.
Канат в процессе его изготовления подвергают рихтовке, т.е. пропускают через систему роликов. В результате происходит перераспределение свивочных напряжений и уплотнение структуры каната.
Согласно В.Н. Чаругину [3], канат при рихтовке поворачивается вокруг своей оси настолько, что определяет достаточность проведения процесса рихтовки в одной плоскости, хотя в производстве наибольшее применение находит двухплоскостная рихтовка.
С целью подбора на действующем оборудовании условий рихтовки, соответствующих наиболее эффективной проработке каната по его окружности, был проанализирован процесс рихтовки канатов, производимый в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Нами опытным путем было установлено, что действующий метод рихтовки (две взаимно перпендикулярные рихтовки с пятью или семью роликами в каждой плоскости) в большинстве случаев не дает полной проработки каната по его окружности. В данной работе предложено поворачивать вторую плоскость действующей рихтовки на определенный угол, с целью достижения проработки каната по всей окружности.
Вторым, не менее важным вопросом является эффективность проработки каната вглубь по сечению, где критерием достижения эффективной проработки определим как интенсивное понижение прироста поворота каната при увеличении заглубления роликов.
Таким образом, цель работы определим, как получение рациональных технологических параметров процесса рихтовки канатов из условия минимизации свивочных напряжений.
Проволоки до рихтовки в канате находятся под воздействием упругой деформации. Момент кручения проволоки в канате до рихтовки направлен в сторону раскручивания, так как по С.И. Губкину силы, обусловленные остаточными напряжениями в теле, направлены противоположно направлению полученной деформации. При рихтовке эти напряжения частично снимаются из-за знакопеременной пластической деформации, что определяет некоторое закручивание каната в направлении свивки.
Для эксперимента были выбраны: канат правой крестовой свивки, изготавливаемый по ГОСТ 16853-88 «Канаты стальные талевые для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения» (фактический диаметр 26,8 и 26,3 мм); канат правой крестовой свивки, изготавливаемый по ГОСТ 2688-80 «Канаты стальные» (фактический диаметр 33,9 и 31,75 мм (табл. 1). Тип рихтователя: двухплоскостной десятироликовый (5x5), внутренний диаметр
ролика - 95 мм, ролики выполнены из термообработанной инструментальной стали с поверхностной твердостью 55 НЯС, шаг между роликами - 250 мм.
В процессе эксперимента производился замер поворота метки на канате при прохождении им рихтующего устройства.
Таблица 1
Условия экспериментов
гост на канат Фактический диаметр каната, мм Тип рихтователя (десятироликовый) Заглубление ролика, мм
16853-88 26,8 5x5 160
16853-88 26,3 5x5 175
2688-80 33,9 3x3 157
2688-80 31,8 5x5 168
В качестве примера рассмотрим канат, изготавливаемый по ГОСТ 16853-88 с фактическим диаметром 26,8 мм. Эксперимент показал, что канат несколько поворачивается уже перед первым роликом, дальнейший поворот происходил по всей длине роликового устройства (рис. 1), при условии одинакового заглубления роликов в 160 мм (см. табл. 1). Суммарный поворот после десятого ролика рихтовального оборудования составил 138°. Доля поворота каната в первой плоскости составила 60 % от суммарной, во второй плоскости - 40 % (см. рис. 1). Для других диаметров канатов отношение поворота в обеих плоскостях было близким к данной пропорции (рис. 2). Снижение прироста угла во второй рихтовки свидетельствует о постепенном снижении напряжений в канате.
У " - 17.069
.и лО °/( ' 40 °/г
1 23456789 10
Номер ро.ика
Рис. 1. Углы поворота в десятироликовом рихтователе каната
диаметром 26,8 мм
Рис. 2. Углы поворота в рихтователе канатов диаметрами 26,8; 26,3; 33,9; 31,8 мм
По данным В.Н. Чаругина [3] при наличии остаточных свивочных напряжений происходит поворот каната в направлении свивки на величину от 20 до 140°. Поворот будет определяться, в т.ч. и степенью заглубления ролика. В результате анализа экспериментальных данных В.Н. Чаругина выяснено, что при малом заглублении канат практически не поворачивается, но при заглубления более /= 0,Зб/каНата происходит резкое увеличение интенсивности поворота. Малые углы поворота определяют соответствующее малое снижение напряжения. Из этого следует, что при малых заглублениях канат не прорабатывается, рихтовка не эффективна.
Здесь отметим, что максимальные углы поворота в однотипной рихтовке имеются у некоторого среднего диаметра каната (рис. 3), поэтому степень заглубления роликов не является однозначно определяющим процесс рихтовки фактором. При уменьшении диаметра каната от оптимального значения достаточно интенсивного поворота каната в роликах, определяющего эффективную проработку, не происходит. При повышении диаметра каната от оптимального значения также происходит не менее значительное снижение величины поворота в роликах, обусловленное, по-видимому, затруднением вращения каната из-за его габаритов, определяющих повышение давления на ролики и др. Это обуславливает необходимость поиска эффективных диапазонов настроек каждого типа рихтовки в соответствии с диаметром каната.
Дилметр ил и лтп, мм
Рис. 3. Углы поворота в функции относительного изгиба каната в десятироликовом рихтователе по данным эксперимента
Проведенный эксперимент показал, что при глубоких прогибах каната/> 0,5б/каиа|а (при условии оптимального для рихтовки диаметра каната) схема рихтовки каната в одной плоскости по В. Н. Чаругину дает большую окружную проработку, чем более распространенная двухплоскостная схема рихтовки. Средние прогибы каната (0,3б/каиа|а</< 0,5б/каНата) для обеих схем не эффективны. Нами было установлено, что для достижения полной окружной проработки каната (рассматриваемые в эксперименте рихтовки являются удовлетворительно эффективными для данных канатов) необходимо произвести поворот второй плоскости рихтовки по отношению к первой (см. табл. 1,/= (0,5-0,7)</каНата) против часовой стрелки на расчетный угол (табл. 2).
Проведенное исследование показало определенную возможность повышения эффективности существующих рихтователей путем определения диапазона обрабатываемых диаметров канатов и регулировки угла поворота второй плоскости рихтовки.
Таблица 2
Угол поворота плоскости рихтовки
Диаметр Угол поворота каната в эксперименте, град Угол поворота каната, условно по одноплоскостной схеме В. Н. Чаругина, град Рекомендуемый угол
каната, мм поворота второй плоскости рихтовки, град
26,3 132 14 -76
26,8 138 15 -75
31,8 70 52 -38
33,9 50 62 -28
Список литературы
1. Бреславцева И.В. Современное состояние вопроса изучения напряженно-деформированного состояния проволок каната // Материалы 49-й науч.-практ. конф. преп., студ. и аспирантов ШИ ЮРГУ, 2000. С. 23-32.
2. Сергеев С.Т. Стальные канаты. Изд.-во «Техника», Киев. 1974. 358 с.
3. Мольнар В.Г., Владимиров Ю.В. Технологические основы производства стальных канатов. М.: Металлургия, 1975. 200 с.
References
1. Breslavtseva I.V. Modern condition of studying stress-strain state of rope wire // Proceedings of the 49th scientific-practical conference prep., stud, and postgraduates. SHI YURGA, 2000. pp. 23-32.
2. Sergeev S.T. The ropes // Kiev: Tekhnika, 1974. 358 pp.
3. Molnar V.G., Vladimirov J.V. Technological principles production of steel ropes. Moscow: Metallurgy, 1975. 200 pp.
УДК 621.771
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПРИ ЗАКАЛКЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ИНВАРНЫХ СПЛАВОВ С НИЗКИМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Копцева Н.В., Чукин Д.М., Никитенко О.А., Ефимова Ю.Ю., Голубчик Э.М., Ильина Н.Н.
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова»
Современный мировой опыт развития техники и технологий показывает, что одним из приоритетных направлений в настоящее является разработка и внедрение новых материалов, в том числе, высокопрочных сплавов, обладающих комплексом уникальных физико-химических и механических свойств. В ряде случаев необходимо обеспечить высокую стабильность геометрических форм и размеров отдельных частей или всего изделия при изменении окружающей температуры. Для этой цели обычно используют специальные железо-никелевые сплавы - инвары. Учеными ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный
