ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.771.014-415
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-3-97-113
Аннотация
В данной статье сформулирована методология решения актуальной согласно паспорту специальности 2.6.4 «Обработка металлов давлением» проблемы оценки и повышения долговечности и надежности эксплуатации валков широкополосных станов (ШС) на основе моделирования их контактного взаимодействия с пластически деформируемой полосой. Обосновывая причины непригодности известных моделей отказов валков для корректной оценки долговечности и тем более эксплуатационной надежности валков, в статье рассмотрен методологический подход к решению этих задач с использованием нового математического аппарата. Для аналитической оценки долговечности валков разработана совокупность взаимосвязанных замкнутых систем уравнений, моделирующих не только процессы их контактного взаимодействия, но и физические процессы формирования их постепенных ресурсных отказов по критериям прочности и износостойкости материалов. Решение систем алгебраических уравнений позволяет сформулировать методику расчета среднего ресурса каждого валка по наиболее опасному критерию отказа в процессе прокатки полос известного сортамента. Для аналитической оценки надежности эксплуатации валков дополнительно сформулированы системы уравнений, описывающие процесс преобразования рабочего фонда времени ШС в годовой объем выпускаемой им продукции и модели процессов формирования отказов тех низконадежных деталей и узлов, потери работоспособности которых вызывают простои стана. В этом случае алгоритмизация моделей позволяет сформулировать последовательность расчета главного показателя эксплуатационной надежности валков – годовой производительности ШС, функции среднего ресурса каждого, включая валки, низконадежного элемента и длительности простоев стана по причине его отказа по наиболее опасному критерию. Собственно стратегия (методология) решения обеих задач заключается в проведении на модели теоретических исследований контактного взаимодействия рабочих и опорных валков с полосой, а также безотказности низконадежных ресурсных элементов для анализа и выбора технически и экономически целесообразных решений по повышению долговечности валков и надежности их эксплуатации – эффективности функционирования исследуемого ШС.
Ключевые слова
методология, долговечность, надежность эксплуатации, валки, ресурс, основной технологический комплекс, эффективность функционирования, производительность
Для цитирования
Методология теоретической оценки долговечности и надежности эксплуатации валков клетей кварто на основе моделирования их контактного взаимодействия с полосой / Анцупов А.В.(мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П., Рыскина Е.С. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №3. С. 97-113. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-3-97-113
1. ГОСТ Р 57188-2016. Численное моделирование физических процессов. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2016. 12 с.
2. ГОСТ Р 57412-2017. Компьютерные модели в процессах разработки, производства и эксплуатации изделий. Общие положения. М.: Стандартинформ, 2018. 15 с.
3. ГОСТ Р 27.102-2021. Надежность в технике. Надежность объекта. Термины и определения (IEC 60050-192:2015, NEQ). М.: Российский институт стандартизации, 2021. 46 с.
4. ГОСТ 27.005-97. Надежность в технике. Модели отказов. Основные положения / Межгосударственный стандарт ЕАСС. Минск: Госстандарт республики Беларусь, 2005. 43 с.
5. Надежность и эффективность в технике: справочник: В 10 т. Т. 3. Эффективность технических систем / ред. совет: В.С. Авдуевский (пред.) и др.; под общ. ред. В.Ф. Уткина, Ю.В. Крючкова. М.: Машиностроение, 1988. 328 с.
6. ГОСТ 27.204-83. Надежность в технике. Технологические системы. Технические требования к методам оценки надежности по параметрам производительности. М.: Изд-во стандартов, 1984. 41 с.
7. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3 т.: учебник для вузов. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1988. 680 с.
8. Гарбер Э.А. Станы холодной прокатки: (теория, оборудование, технология). М.: ОАО «Черметинформация»; Череповец: ГОУ ВПО «ЧГУ», 2004. 416 с.
9. Боровик Л.И., Добронравов А.И. Технология подготовки и эксплуатации валков тонколистовых станов. М.: Металлургия, 1984. 104 с.
10. РТМ 24.010.20-74. Расчет на долговечность (по усталости) узлов и деталей металлургического оборудования. Определение эквивалентной нагрузки. М.: ВНИИМЕТМАШ, 1974. 31 с.
11. Беркович И.И., Громаковский Д.Г. Трибология. Физические основы, механика и технические приложения. Самара: СГТУ, 2000. 268 с.
12. Р 50-95-88. Рекомендации. Обеспечение износостойкости изделий: основные положения. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989. 24 с.
13. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 560 с.
14. Федоров В.В. Основы эргодинамики и синергетики деформируемых тел: монография. Ч. III. Основы эргодинамики деформируемых тел / под ред. С.В. Федорова. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2014. 222 с.
15. Кожевникова И.А., Гарбер Э.А. Развитие теории тонколистовой прокатки для повышения эффективности работы широкополосных станов: монография. Череповец: ГОУ ВПО «ЧГУ», 2010. 275 с.
16. Салганик В.М., Полецков П.П. Моделирование деформаций и нагрузок валковой системы кварто и повышение качества листового проката по профилю: монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. 133 с.
17. Вирабов Р.В. Тяговые свойства фрикционных передач. М.: Машиностроение, 1982. 263 с.
18. Разработка профилировки валков двухклетевого реверсивного стана ОАО «ММК» с учетом размерного, марочного сортамента и стойкости валков / В.М. Салганик, П.П. Полецков, И.В. Виер и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2003. №3. С. 19-22.
19. Управление качеством горячекатаного проката по профилю и плоскостности на базе использования автоматизированной системы / В.М. Сал¬ганик, П.П. Полецков, Ю.Б. Кухта и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. №1. С. 59-62.
20. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин: справочник. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.
21. Модель параметрических отказов валковых систем кварто по различным критериям / А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов, В.П. Анцупов и др. // Производство проката. 2015. №2. С. 35-42.
22. Гарбер Э.А., Хлопотин М.В. Моделирование и совершенствование теплового режима и профилировок валков широкополосных станов горячей прокатки: монография. Череповец: ЧГУ; М.: Теплотехник, 2013. 113 с.
23. Энергомеханическая концепция прогнозирования долговечности узлов трения по критерию износостойкости элементов / А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов, В.П. Анцупов и др. // Трение и износ. 2016. Т. 37. №5. С. 636-642. DOI: 10.3103 / S 1068366616050032
24. Оценка и обеспечение эффективности функционирования основного оборудования широкополосных станов / А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов, В.П. Анцупов, П.В. Макарова, Ю.С. Ляшева // Механическое оборудование металлургических заводов. 2019. №1(12). С. 15-24.
25. Анцупов А.В. (мл.) Аналитический метод проектной оценки ресурса элементов металлургических машин / А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов, В.П. Анцупов // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. №1. С. 30-35.