Разработка методики расчета долговечности элементов приводов прокатных станов, страница 10

Выводы по главе1. Разработана методика оценки цикловой нагруженности, основаннаяна использовании данных о годовом сортаменте выпускаемой продукции.2. Сравнение компьютерных графиков с осциллограммами показалоудовлетворительный результат: наибольшая ошибка при сравнении поамплитудам — 15%, по частоте колебаний — 7%.3.

Разработана методика расчета усталостной долговечности деталейприводов прокатных станов, которая дает возможность оценить остаточныйресурс привода,выявить его слабые места, технологические и силовыерезервы, дать обоснованные рекомендации по интенсификации прокатки ипо реконструкции стана.4. Расчет усталостной долговечности с учетом постепенного сниженияуровня предела выносливости детали (при неавтомодельном процессенакопления усталостных повреждений), с учетом истории нагружения, атакже с учетом остаточного ресурса,оказался более достоверным, чемобычный расчет долговечности (при автомодельном процессе накопленияусталостных повреждений).5.Как и ожидалось, при обратном порядке нагружения полученнаибольший срок службы для каждой заданной детали, поэтому, привозможности, производственную программу любого прокатного станарекомендуется составлять таким образом, чтобы «легкие» типоразмерыпроката выпускались на начальном этапе эксплуатации стана, а «тяжелые» —на конечном этапе.

Расчет показал, что выполнение этого условия позволитувеличить срок службы предохранительного шпинделя, примерно, в восемьраз, карданного шпинделя — в шесть раз, рабочего валка — в двадцать раз, ауниверсального шпинделя — в десять раз.74ГЛАВА 3. МОНИТОРИНГ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСАДля проведения экспериментов в диссертации разработана аппаратурадля мониторинга остаточного ресурса, включающая каналы измерениятемпературы, вибрации и крутящего момента, — сигналы с которыхпоступают для обработки на ЭВМ (рис.3.1).

В производственных условиях спомощью этой аппаратуры можно контролировать, например, температурумасла редуктора, уровень вибрации электродвигателя и корпуса редуктора, атакже крутящие моменты на шпинделях прокатного стана. Особое вниманиеуделено каналу измерения крутящего момента, а остальные два канала имеютвспомогательное значение и служат для общей оценки работоспособностиэлементов привода клети прокатного стана.Рис.

3.1. Конфигурация аппаратуры:Т, В, М — каналы измерения температуры, вибрации и крутящегомомента соответственно; ДТ, ДВ, ДМ — датчики температуры,вибрации и крутящего момента; МИТ, МИВ, МИМ — модулиизмерения температуры, вибрации и крутящего момента; ИТ, ИВ,ИМ — индикаторы температуры, вибрации и крутящего момента;ИБ — измерительный блок;АЦП — аналого – цифровойпреобразователь; ПК — персональный компьютер;программное обеспечениеПО —753.1. Разработка измерительного блока аппаратурыОсновными диагностическими параметрами оборудования прокатныхцехов являются: усилия и давления в узлах прокатных клетей; крутящиемоменты на шпинделях валков; статические токи, скорости вращения ивибрации электродвигателей;параметры пространственного положения,центрирования и натяжение полосы между клетями;отклонение отплоскостности полосы на выходе из последней клети;геометрическиеразмеры и наличие нарушений сплошности проката; местоположениесварного шва; состояние контактов реле защиты, пусковой аппаратуры,путевых выключателей и переключателей; расход смазки и охлаждающейжидкости и другие параметры [32].Температура нагрева, несмотря на значительную инерционностьтепловых процессов, является достаточно информативным диагностическимпризнаком.

Однако у всех средств термодиагностирования есть недостаток,который заключается в том, что температура отражает не причину, аследствие аварийного режима работы. Кроме того, имеется целый ряд узлов,термодиагностирование которых конструктивно затруднено или вообщенеинформативно. Поэтому канал измерения температуры в разработаннойаппаратуре является вспомогательным и дополняется каналами измерениявибрации и крутящего момента.Измерение температуры осуществляется двумя способами: контактным(при помощи термопар) и бесконтактным (пирометрами).Современные пирометры для бесконтактного измерения температурыработают в инфракрасном спектре и представляют собой сложныеоптические и электронные системы, позволяющие решить практическуюлюбую задачу по измерению температуры тел в диапазоне от -50 до 3700°C.Способы преобразования светового излучения в электрический сигналразнообразны: Существуют инфракрасные пирометры абсолютной энергии76волн, инфракрасные двухцветные пирометры относительной энергии волн,инфракрасные термопары и оптоволоконные пирометры.Для контроля температуры масла в редукторе в производственныхусловиях чаще всего применяется контактный способ — термопара, котораясостоит из двух металлов, сваренных на одном конце.

Сваренная частьтермопары помещается в масло редуктора. Наиболее распространенытермопарыплатино-платинородиевые,хромель-алюминиевые,хромель-копелевые и железо-константовые. Нагревание или охлаждение контактовмежду проводниками, отличающимися химическими или физическимисвойствами, сопровождается возникновением термоэлектродвижущей силы.Два свободных конца термопары подключаются к измерительной схеме.При проведении эксперимента в диссертации замеры температурымасла в редукторе осуществлены контактным способом.Канал измерения температуры включает измерительный мост стерморезистором и модуль усилителя сигнала с выходом на АЦП (рис.3.2).Рис.

3.2. Функциональная схема канала измерения температурыТерморезистор Rt включен в плечо мостовой схемы R1, R2, R3, принципдействия которой основан на том, что при разбалансировке моста из-заизменения сопротивления терморезистора появляется ток в диагонале моста,77в результате чего стрелка микроамперметра А отклоняется на определенныйугол. Микроамперметр, отградуированный по шкале 0 — 100°С, являетсяиндикатором температуры.Источник питания моста — батарея, дающаянапряжение UБ .Усилитель сигнала с моста реализован на основеоперационного усилителя ОУ с отрицательной обратной связью.Коэффициент усиления схемы КU = – R5 / R4 , где R4 , R5 —сопротивления навесных элементов;знак «минус» указывает на то, чтополярности входного и выходного напряжений противоположны.Зависимостьэлектрическогосопротивлениятерморезистораоттемпературы окружающей среды t выражается линейным уравнением (напрактике имеет место криволинейная зависимость)R t = R 0 ⋅ [1 + α ( t − t o )] ,(3.1)где α — температурный коэффициент; R 0 — сопротивление при комнатнойтемпературе t o = 20°C.Вспомогательныйканализмерениявибрациинеобходимдляобнаружения изменений вибрационного состояния в процессе эксплуатациипривода прокатного стана.

Причинами изменений вибрационного состоянияв большинстве случаев являются дефекты.Используемый метод вибрационного мониторинга — наблюдение заизменением энергетических параметров вибрации привода стана, преждевсего, мощности (уровня) отдельных компонентов вибрации. Эффективностьмониторинга зависит от количества компонент вибрации, доступных дляизмерения. Чтобы увеличить их число в машинах с вращающимися узламипроизводится узкополосный спектральный анализ вибрации, наиболееэффективныйдляанализапериодическихкомпонентсигнала.Вибрационный мониторинг привода прокатного стана проводится, преждевсего, по низкочастотной и среднечастотной вибрации, которая хорошораспространяется от места формирования до точек ее контроля.78В системе мониторинга, поскольку она не включена в системуаварийной защиты, используется один канал измерения вибрации, ккоторому последовательноподключаютсявсе используемые датчикивибрации.

Число точек контроля сведено к минимуму, до одной – двух накаждый объект мониторинга, имеющий общий корпус, а измерения вибрациипроводятся без изменения режима работы объекта.Такой подходсущественно снижает стоимость системы мониторинга без снижениядостоверности получаемых результатов.Для обнаружения зарождающихся дефектов во вращающихся узлахиспользуются естественные диагностические признаки, определяемые путемспектрального анализа самого сигнала вибрации или колебаний мощностиего компонент (спектральный анализ огибающей).Так,основнымпризнакомдефектоввподшипникахявляетсяизменение свойств сил трения и возбуждаемой ими высокочастотнойвибрации.