Статья

Наименование	Исследование прочности и долговечности механизма качания кристаллизатора МНЛЗ при различных режимах работы.
Авторы	Сотников А. Л., д. т. н., проф. Ольшевский А. А., к. т. н., доц.
Раздел	Машиностроение и машиноведение
Год	2020	Выпуск	64	Страницы	68 - 78
УДК	621.74+62-118+621.822.83
Аннотация	Разрушение звеньев механизма качания кристаллизатора (МКК) в процессе эксплуатации машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) является одной из причин нарушения работоспособности и безотказности механизма качания, т. е. способности обеспечивать заданные параметры колебательного движения кристаллизатора МНЛЗ в течение требуемого периода времени. Оценка статической и динамической прочности (долговечности) звеньев МКК в широком диапазоне режимов работы позволила определить рациональные режимы работы из условия предупреждения их разрушения. Для рассмотренного варианта конструкции МКК сортовой МНЛЗ установлена рабочая частота колебательного движения кристаллизатора 200 кач./мин, что обеспечивает практически неограниченную долговечность его звеньев.
Реферат	Цель. Снижение нагрузок шарнирно-рычажного механизма качания кристаллизатора из условий снижения общей массы, уменьшения числа звеньев (узлов) и увеличения скорости вытягивания слитка из кристаллизатора с обеспечением заданной прочности и долговечности звеньев механизма качания. Методика. Решение поставленной задачи заключается в разработке конечно-элементных моделей (КЭ-моделей) звеньев механизма качания (основание, верхний и нижний рычаги (коромысла), стол качания, шатун и эксцентриковый вал) и исследовании их напряженно-деформированного состояния с помощью программного комплекса DSMFEM. Результаты. Разработаны КЭ-модели и произведено моделирование напряженно-деформированного состояния звеньев механизма качания кристаллизатора. Осуществлена оценка прочности и долговечности звеньев механизма качания кристаллизатора. Научная новизна. Выполнены расчеты звеньев МКК на действие нагрузок, возникающих при работе на частотах качания кристаллизатора МНЛЗ от 200 до 400 кач. /мин, с учетом в качестве нагрузок усилий в шарнирах, сил инерций, собственного веса звеньев, а также усилия взаимодействия непрерывнолитого слитка с кристаллизатором. Оценка прочности звеньев механизма качания по напряжениям, возникающим при их работе, свидетельствует о том, что максимальные напряжения в его звеньях возрастают (1,5…3 раза) при увеличении частоты качания кристаллизатора с 200 до 400 кач. /мин. Однако при любых рассмотренных частотах качания остаются значительно ниже допускаемых напряжений по условию статической прочности (коэффициент запаса прочности составляет от 3,4 до 23,3). Расчеты показывают, что, исходя из критериев прочности, масса звеньев МКК может быть существенно снижена, например, за счет уменьшения толщины листов (с 40 до 30 мм) металлоконструкций звеньев. Это может благоприятно сказаться на работе МКК за счет снижения инерционных нагрузок (на 10…20 %), однако при этом необходимо учитывать влияние уменьшения жесткости на кинематические характеристики и резонансные явления МКК, возникающие при его работе. Практическая значимость. Выполненный расчет долговечности звеньев МКК показывает, что для большинства звеньев расчетная долговечность достаточно велика. При частоте качания кристаллизатора 200 кач./мин для всех расчетных зон обеспечивается практически неограниченная долговечность. При повышенных частотах качания недостаточная долговечность ожидается в основании и столе качания МКК, где наблюдаются явные зоны концентрации напряжений. Их конструкцию целесообразно изменить для снижения концентрации напряжений.
Ключевые слова	конечно-элементная модель, механизм качания кристаллизатора, прочность, долговечность, напряженно-деформированное состояние, режимы работы.
Полный текст