CC BY
32
Теоретическое обоснование повышения срока службы подшипниковых узлов роликов первой секции МНЛЗ
лотнения, снижении натяга и контурного давления рс, а также область (А) возможных сочетаний Д и v, которые может обеспечить метод плакирования гибким инструментом (ПГИ). Кривые 1 и 3 соответствуют начальному и конечному (предельному) значениям контурного давления рс и натяга (предельные значения определяют время замены уплотнения).
Из рис. 3 ввдно, что в начале эксплуатации (кривая 1) УПК для любого из сочетаний Д и v не обеспечен При износе уплотнения и «перемещении» кривойрс2 = const навстречу области (А) точ-ки первоначального их касания (точка В и(или) точка С) определяют необходимые значения Ди v, которые следует получить в первую очередь при щеточной обработке и, таким образом, обеспечить благоприятный режим эксплуатации в условиях УПК в течение времени дальнейшей работы.
Точкам В и С соответствуют следующие сочетания : ДB = 0,57, vB = 0,65; Дс = 0,05, vC = 0,92.
Расчет по программе [4] на ЭВМ показывает, что кривая рс2 = const касается области (А) первоначально в точке С (Дс = 0,05, vC = 0,92). Этому сочетанию соответствуют следующие режимы обработки ПГИ: радиус инструмента Ящ = 140 мм; длина гибких элементов l = 60 мм; диаметр ворсинки de = 0,25 мм; плотность упаковки ворса кп = 0,13-0,20; окружная скорость инструмента Vu = 25 м/с; сближение оси щетки с поверхностью (натяг) Nu = 1,5-2 мм.
Рациональные режимы рекомендованы к применению в ЦРМО-3 для обработки поверхностей цапф осей роликов первых секций МНЛЗ № 2, 3. Их применение позволило увеличить ре -сурс уплотнений в 1,09 1,46 раза, что подтвер-
ждено актом промышленных испытаний.
Библиографический список
1. Расчетная методика повы шения долговечности подшипникового узла / Анцупов В.П., Калиниченко С.Н., Анцупов А.В Завьялов В.И., Подосян А.А. // Материалы 64 НТК по итогам науч.-исслед. работ за 2004-2005 годы / Под ред. Г.С. Гуна. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2005.
2. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. Томск: Политиздат, 1947. Т. 4. 542 с.
3. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин. М.: Машиностроение, 1984.
4. Анцупов В.П. Теория и практика плакирования изделий гибким инструментом. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 1999. 242 с.
5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1979. 728 с.
УДК 669.1.002.5-192
В. П. Анцупов, О. В. Семенова, А. В. Анцупов, А. С. Быков, А. В. Артемьев
ТРИБОДИАГНОСТИКА СЕРИЙНОГО ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА И ОЦЕНКА РЕСУРСА ЕГО РАБОТЫ
Трибодиагностика элемента любого трибо-сопряжения предполагает ранжирование его в «классификации изделий и материалов по износостойкости» и установление его принадлежности к тому или иному классу и разряду [1, 2].
Класс и разряд износостойкости определяют по безразмерному показателю износостойкости -величины И, обратной линейной интенсивности изнашивания (И =1//*).
Интегральная линейная интенсивность из -нашивания /* может быть определена согласно известной расчетной методике оценки изнашивания поверхностей трения деталей машин И.В. Крагельского [3], однако допущения, заложенные в основу расчета, не позволяют использовать её для описания механизма изнашивания волочильного инструмента в связи с тем, что
изнашивающее тело не является твердым, а пластически деформируется. Тем не менее, величину /* согласно [3], можно определить с помощью интегральной энергетической интенсивности изнашивания поверхности волоки в виде:
f j&zdz,
(1)
а износостойкость поверхности волоки может быть найдена как:
И = 4 / V Fmp =
/
л
-1
f • Im\o2dz
(2)
В.П. Анцупов, О.В. Семенова, А.В. Анцупов, А.С. Быков, А.В. Артемьев
где Аа - номинальная площадь контакта проволо-ки с волокой в очаге деформации; Етр - полная сила трения скольжения, действующая со стороны проволоки на поверхность волоки в очаге деформации; т2, сг, - касательные и нормальные контактные напряжения в очаге деформации, определяемые при решении задачи по оценке напряженного состояния заготовки при расчете мощности сил трения скольжения при волочении [4]; /а =3,5-10"10 мм3/Н-м - интегральная энергетическая интенсивность изнашивания рабочей поверхности волоки [4].
Согласно той же «классификации изделий и материалов по износостойкости», величина И строго однозначно зависит от условий работы изделия: значений скорости скольжения Уск и среднего контактного давления д, которые наряду с И обязательно указываются в нормативных таблицах. В связи с этим при волочении опреде-ленного типоразмера проволоки в каждом пере -ходе значение износостойкости И волоки будет зависеть от силовых и скоростных условий.
Ниже, в таблице, представлены результаты расчета изменения износостойкости стандартного волочильного инструмента по переходам типовой технологии одного из маршрутов волочения.
Значения средних по очагу деформации нормальных контактных давлений д определяли при решении задачи о напряженном состоянии [4], среднюю скорость скольжения Уск в каждом переходе из условия постоянства секундных объемов. Значения коэффициента трения по перехо-
Изменение износостойкости стандартного волочильного инструмента
Номер пере- хода Условия волочения Интегральная линеи-ная интенсивность изнашивания /и Износо- стой- кость И Класс и разряд износостойкости Ки/р
Номинальное давление д, Н/мм2 Скорость скольжения Уск, м/с
1 249,99 1,08 8,7-10-11 1,1-10ю 10/1
2 316,44 1,33 1,1-10-ю 9,1-109 10/5
3 255,82 1,65 9,0-10-11 1,1-10ю 10/1
4 165,06 2,00 5,8-10-11 1,7-1010 10/5
5 110,50 2,43 3,9-10-11 2,6-1010 10/4
6 80,26 2,95 2,8-10-11 3,6-1010 10/4
7 58,31 3,60 2,0-10-11 5-1010 10/4
8 84,35 4,38 2,9-10-11 3,4-1010 10/3
9 73,99 5,417 2,6-10-11 3,8-10ю 10/5
10 97,71 6,30 3,4-10-11 2,9-10ю 10/3
11 57,38 7,14 2,0-10-11 5-1010 10/4
12 50,57 6 7, 1,8-10-11 5,6-1010 10/4
13 59,74 8,33 2,0-10-11 5-1010 10/4
дам маршрута волочения назначали согласно [5] в диапазоне 0,3... 0,04.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что:
- уровень значений износостойкости стандартного твердосплавного (ВК 6) волочильного инструмента находится в диапазоне И = 9,1-109-5,6-1010 и на порядок изменяется от первого перехода к последнему; соответственно класс и разряд износостойкости изменяются в пределах КИ/р = 10/1-10/5;
- приведенные значения собственно износостойкости, классов и разрядов точно сов па -дают с уровнем этих характеристик, найденных другими авторами [6] при исследовании изделий из твердых сплавов в других трибо-системах. Так, например, износостойкость измерительного калибра - скобы с наконечником из сплава ВК составляет И = 1,4-1010 (КИ/р = 10/1) при среднем контактном давлении д = 40 МПа и скорости скольжения Уск = 0,5-1,0 м/с;
- совпадение рассчитанных показателей износостойкости с измеренными, приведенными в рекомендациях [6], говорит о высокой на -дежности методики их определения с помощью энергетической интенсивности изнашивания /а. Уровень надежности составляет у= 0,99, доверительная вероятность Р = 0,9. Однако достаточно большой разброс как пока -
зателей линейной интенсивности изнашивания /* = 9,0-10"п-1,1-10"10, так и значений износостойкости И = 9,1-109-5,6-1010 из-за большого диапазона изменения силовых д = 50,57-316,44 МПа и скоростных Уск = 1-8 м/с условий фрикционного взаимодействия не позволяет использовать данные линейные характеристики для однозначной оценки из но -состойкости волочильного инструмента из одного и того же материала с одинаковыми выходными параметрами и оценки ресурса его работы.
С этой целью, на наш взгляд, однозначно из -носостойкость рабочей поверхности волочиль-ного инструмента можно определить с помощью единого показателя - «энергетической» износостойкости, который по определению В. Д. Кузне -цова является обратной величиной энергетической интенсивности изнашивания: Иш = 1//т и не зависит, в отличие от /^, от изменения энергосиловых и скоростных условий волочения.
Величина Иа =2,86- 109Н-м/мм3 с упомянутыми вероятностными характеристиками у=0,99 и Р = 0,9 является, на наш взгляд, универсальной, единой характеристикой износостойкости стандартного волочильного инструмента для любых
Трибодиагностика серийного волочильного инструмента и оценкаресурса его работы
силовых и скоростных условий его работы во всех переходах. По физическому смыслу «энергетическая» износостойкость определяет величину работы сил трения в сопряжении (очаге деформации), вызывающей потерю единицы изношенного объема поверхности волоки.
Эта характеристика наряду с /а, И, КИ/р является показателем качества (2-го уровня) и может быть использована для сравнительной оценки износостойкости волочильного инструмента, независимо от условий его эксплуатации.
Кроме того, рассчитанная новая характеристика - энергетическая интенсивность изнашивания поверхности ставдартного волочильного инструмента позволяет оценить технический ресурс (ґ = Тг) его работы (время непрерывной эксплуатации от установки до пере шлифовки на новый размер).
Гамма-процентный ресурс Тг можно определить из основного уравнения изнашивания [4],
задаваясь величинои предельного линеиного износа волоки Ad (t ) = [Ad ]:
t = Tr =
([Ad]2 + [Ad]- (d0 + d1))- n ■
l
(3)
mp
В этом уравнении параметры очага деформации ё0, <іі, / и мощность сил трения Мтр определяются по алгоритму математической модели процесса изнашивания волочильного инструмента [4]. В связи с тем, что /т определен с вероятностью ^=0,99 и пределом Р = 0,9 попадания в доверительный интервал, значение ресурса Тг = Т90 определяется с вероятностью безотказной работы Р = 0,9, при этом волочильный инструмент отнесен к ответственным триботехническим изделиям второго класса надежности [2].
Библиографический список
1. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др.; Под общ. ред.
А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. 576 с.
2. Проников A.C. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во М ГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 560 с.
3. Крагельский И.В. Трениеи износ. 2-е изд., перераб. идоп. М.: Машиностроение, 1968. 480 с.
4. Моделирование процесса изнашивания волочильного инструмента / Ащупов В.П., СеменоваО.В., Ащупов А.В., Быков A.C. // Процессы и оборудование мегаллургинеского производства. Межрегшн. сб. науч. трудов / Под ред. Железкова О.С. Вып. 6. Магнитогорск: МГТУ, 2004. С. 95-100.
5. Трениеи смазкиприобработке металлов давлением / А.П. Грудев, Ю.В. Зильберг, В.Т. Тилж. М.: Металлургия, 1982. 312 с.
6. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2 т. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. Т. 1. 400 с.
УДК 669.1.002.5-192
В. П. Анцупов, О. В. Семенова, А. В. Анцупов, А. С. Быков, И. Н. Мингазов
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ЕГО ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Волочильный инструмент является элементом сложного технического устройства (волочильного стана) и как объект рассмотрения может именоваться изделием, к которому применимы стандартные термины и определения надежности (ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия и определения»). Согласно ГОСТ 22.851-77 «Выбор номенклатуры показателей ка -чества продукции» [1, 2], надежность изделия рассматривается как одно из главных свойств, определяющих его качество. Термин «надежность» формируется на основе базового понятия «работоспособность» - свойство изделия выполнять за-
данные функции, сохраняя значения выходных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией (техническими условиями). Выходные параметры называют показателями качества изделия 1-го уровня [3].
Для волочильного инструмента выходными параметрами являются геометрические и м икрогеометрические характеристики, физико-механические свойства, параметры структуры поверхностного слоя и др. Так как уровень их значений формируется в технологическом процессе изготовления волочильного инструмента и однозначно определяется с помощью специальных средств
