Сборник научных трудов ДонГТИ

Статья

Наименование Концепция активной детали в механическом оборудовании
Авторы Артюх В. Г., д. т. н., проф.
Корихин Н. В., к. т. н., доц.
Чернышева Н. В., к. т. н., доц.
Чигарева И. Н., ст. преп.
Раздел Машиностроение и машиноведение
Год 2021 Выпуск 67 Страницы 81 - 90
УДК 669.02/.09
Аннотация Основная причина наличия огромных паразитных нагрузок в металлургических машинах — большая жесткость механического оборудования. Уменьшение жесткости и увеличение энергоемкости упругой системы всегда способствуют снижению уровня паразитных нагрузок. Наилучший вариант исправления ситуации — это изменение рабочей характеристики силовой линии с низким коэффициентом качества К. Этого можно достичь установкой в силовую линию активной детали с энергоемкостью, превышающей суммарную энергоемкость всех остальных деталей данной линии. Наличие активной детали в силовой линии машины всегда увеличивает функциональную прочность всех деталей этой линии.
Реферат Цель. Развитие теоретических основ защиты машин от поломок, создание новых амортизационных и предохранительных устройств для металлургических машин, исключение или существенное уменьшение числа поломок машин. Достижение этой цели может продлить ресурс металлургического оборудования и обеспечить значительный экономический эффект.
Методика. Использован комплексный подход, включающий теоретические и экспериментальные исследования, а также проектно-конструкторскую проработку. В основе теоретических исследований — методы теории упругости и пластичности, математической статистики и теории надежности. Для анализа напряженно-деформированного состояния элементов активных деталей применялся метод конечных элементов (программные комплексы ANSYS Mechanical и ANSYS DesignXplorer Module). Для параметрического проектирования предохранительных и амортизационных устройств применялся комплекс САПР «Компас-3D».
Результаты. Основная причина наличия огромных паразитных нагрузок в металлургических машинах — большая жесткость механического оборудования. Уменьшение жесткости и увеличение энергоемкости упругой системы всегда способствует снижению уровня паразитных нагрузок. Наилучший вариант исправления ситуации — это изменение рабочей характеристики силовой линии с низким коэффициентом качества К. Этого можно достичь установкой в силовую линию активной детали с энергоемкостью, превышающей суммарную энергоемкость всех остальных деталей данной линии. Наличие активной детали в силовой линии машины всегда увеличивает функциональную прочность всех деталей этой линии.
Научная новизна. Введено понятие «активная деталь». Такая деталь будет коренным образом менять картину нагруженности всей силовой линии защищаемой машины. Важно, что активная деталь, будучи установленной в силовую линию машины, уменьшает паразитные нагрузки, увеличивает качество и повышает функциональную прочность для всех деталей в этой линии. Получило развитие понятие «качество силовой линии» машины. Развита функциональная классификация активных деталей, которая базируется не на конструктивных особенностях, а на их назначении по отношению к различным вариантам воздействий. Это позволило выбрать рациональные параметры активных деталей при различных вариантах внешних воздействий. Получило развитие понятие «функциональная прочность» деталей машины. Эта прочность может изменяться при неизменных внешних воздействиях.
Практическая значимость. Разработан комплекс активных деталей (предохранительных и амортизационных устройств), прошедших промышленное опробование и внедренных в производство.
Ключевые слова металлургическая машина, разрушение, амортизатор, жесткость, энерго-емкость, прокатный стан, деталь.
Полный текст