Разработка методики расчета долговечности элементов приводов прокатных станов, страница 12

Дляэтого достаточно выполнить одно парное отожествление при нагружениибалочки грузом, например, в пять килограмм.напряжение σ = 25 МПа.При этом возникаетОдно парное отожествление калибрует всесостояние прибора. Нормальное напряжение при изгибе балочки σ = 25МПа переводится в касательное напряжение при кручении вала τ(энергетическая теория прочности Мизеса): τ = σ3 = 14 МПа .Для обнаружения ситуации, когда датчики теряют способностьлинейно деформироваться, необходимо периодическое тестирование каналаизмерения крутящегоусилителя ТА-5 (рис.3.7).момента путем электротарировкис помощью86При работе ТА-5 в тарировочном режиме отклонению стрелкимикроамперметра на 30 μА при усилении 0,25 соответствует нормальноенапряжение при изгибе σ = 100 МПа, а напряжение τ = 57,7 МПа.Рис.

3.7. Электротарировочная головка усилителя ТА-5 и график тарировкиПри тензометрировании предохранительного шпинделя автоматстана220 ПНТЗ тарировка датчиков производилась как на двухопорной балочке,так и на самом стане путем приложения усилия к маховику редуктора черездинамометр, при этом регистрировались показания динамометра и плечоприложения усилия. Разница в величинах тарировочных коэффициентов притарировке по балочке и на стане составила 13% [29].873.3. Разработка программного обеспеченияПрограммное обеспечение аппаратуры для мониторинга объединяет всебе две составляющие: программу Осциллоскоп 1.0 для оцифровки сигналовс датчиков и разработанную в диссертации программу для вычисленияостаточного ресурса.Каждую плату-прибор OSC1 фирма Сигнал снабжает дискетой спрограммным обеспечением, привязанным только к этой плате. ПрограммаОсциллоскоп 1.0 (oscill.exe) хранит все параметры своего усилителя вкалибровочной таблице записываемой на магнитный носитель (oscill.cal).

Кпрограммномуфайлуприлагаютсязнакогенераторрусскогошрифта(oscill.fnt) и файл установок (oscill.set). При загрузке программного пакетаОсциллоскоп 1.0 на мониторе появляется изображение лицевой панелиосциллографа с экраном и органами управления в виде виртуальных ручекдля регулировки (рис.3.8). Результаты осциллографирования записываются впользовательский текстовый файл (procat.txt).Рис. 3.8. Программа оцифровки сигналов с датчиков88В диссертации разработана программа вычисления остаточногоресурса по усталостиконтролируемой детали привода клети прокатногостана. Производственная версия программы запускается каждый раз послепрокатки заготовки и функционирует по представленному ниже алгоритму.Загрузка программного пакета начинается с запуска программы Resurs.exe(рис.3.9).Текстовые файлы с оцифрованными значениями напряжений,возникших в опасном сечении «лимитирующей» детали, необходимые дляработы демонстрационной версии программы, содержатся в текстовыхфайлах под директорией Oscill.В процессе работы программы послепрокатки каждой заготовки на экран монитора выводится графическаяинформация: осциллограмма напряжений, построенная по оцифрованнымзначениям напряжений; спектр выявленных напряжений; образная круговаядиаграмма остаточного ресурса.Рис.

3.9. Программа вычисления остаточного ресурса89Алгоритм вычисления остаточного ресурса контролируемой деталипривода клети прокатного стана представлен в виде блок-схемы (рис.3.10).Рис. 3.10. Блок – схема алгоритма вычисления остаточного ресурса90Каждый фрагмент приведенной выше блок-схемы можно рассмотретьболее подробно (рис.3.11). Такая детализированная блок-схема позволилареализовать алгоритм на языке программирования Pascal.Рис. 3.11. Фрагмент подробной блок-схемы алгоритма913.4. Результаты экспериментов на промышленном оборудованииЗамеркрутящихавтоматстанамоментовПНТЗ220принапредохранительномпрокаткепроизведенВНИИМЕТМАШ им.

академика А.И. Целикова [29].шпинделеспециалистамиОсциллограммыпоказали, что после захвата трубы валками автоматического стана напредохранительномшпинделевозникаюткрутильныеколебаниядлительностью не более одной секунды с соотношениями максимальныхмоментов к установившимся: 1,9—2,5 в первом проходе и 2,4—3,8 во второмпроходе — и частотой колебаний 21—23 Гц.На основании этойретроспективной экспериментальной информации в диссертации полученывесовые коэффициенты долговечности для заготовки каждого типоразмера ивычисленресурспредохранительногошпинделяЭКСПЕРТ СЛ=0.998лет.Погрешность сравнения экспериментального и эксплуатационного ресурсовсоставила 10 % (табл.11).Для проведения эксперимента на трехвалковом стане ЭЗТМ-80 дляизмерения температуры масла в редукторе была изготовлена специальнаясливная пробка со сквозным отверстием для щупа датчика температуры, атакже с местами под сальниковые и резиновые уплотнения, которыезафиксированы еще одной пробкой с резьбой.Кроме того, на крышкекорпуса редуктора, около узла подшипника, выточена и тщательноотшлифована горизонтальная поверхность для установки акселерометра намагнитной присоске.В ходе эксперимента стационарно установленныйдатчик температуры показал, что температура масла в редукторе непревышала допускаемое значение в 50°С, при этом измеряемые параметрывибрацииуказывалинаработоспособноесостояниеоборудования.Получены осциллограммы крутящих моментов, вычислен ресурс карданногоЭКСПЕР= 3.179 лет.

Погрешность сравнения экспериментального ишпинделя Т СЛэксплуатационного ресурсов составила 21 %.92Монтаж аппаратуры для мониторинга остаточного ресурса налабораторно-промышленномстанеДУО-140выполненвследующемпорядке: на универсальном шпинделе установлены тензодатчики, собранныепо полумостовой схеме; в отдельном помещении установлены компьютер,измерительный блок вместе с усилителем ТА-5 и консольная тарировочнаябалочка.

Аппаратура установлена стационарно: для соединения датчиков иэлектронныхблоков,расположенныхназначительномрасстоянии,использованы экранированные кабели, размещенные внутри стальных трубмалого диаметра. В результате эксперимента выполнены замеры крутящихмоментовнауниверсальномшпинделе,проверенокачествоработыЭКСПЕРаппаратуры и вычислен ресурс универсального шпинделя Т СЛ= 6.174 лет.Данных по эксплуатационному ресурсу для универсального шпинделя нет,поскольку он ни разу не выходил из строя. По результатам эксперимента настане ДУО-140 составлен протокол мониторинга технического состоянияобъекта и получен акт внедрения.Таблица 11Результаты мониторинга остаточного ресурсаКонтролируемые деталиЭКСПЕРТ СЛ, летТ ЭКСПЛ, летСЛПредохранительный шпиндель0,99810 %0,9Карданный шпиндель3,17921 %2,5Рабочий валок——1,8Универсальный шпиндель6,174——933.5.

Выводы по главе1. Виртуальный компьютерный осциллограф предоставляет своемувладельцубольшиеосциллографом.возможностипосравнениюсклассическимПрименение компьютерного осциллографа позволяетограничиться минимальными затратами, если требования к измерительномукомплексунеисследователей,оченьжесткие,которыефизическими процессами.имеютчтоидеальноделоссоответствуетотносительнонуждаммедленнымиКроме того, к активной и полезной работевозвращаются морально устаревшие компьютеры.2.

Аппаратура для мониторинга остаточного ресурса применима впроизводственных условиях и способна контролировать температуру масларедуктора, вибрацию электродвигателя и корпуса редуктора, а такжекрутящие моменты на шпинделях прокатных станов.3. Аппаратура для мониторинга остаточного ресурса имеет малыегабариты и легко транспортируется одним человеком. Ноутбук являетсянеотъемлемой частью аппаратуры, а программное обеспечение реализовано всреде Windows, что обеспечивает удобный пользовательский интерфейс.Информация отображается в реальном масштабе времени.4.

Программное обеспечение для мониторинга остаточного ресурсапостроено по принципу открытой архитектуры, что позволяет пополнять базуданных и адаптировать аппаратуру к каждому новому объекту мониторинга.94ЗАКЛЮЧЕНИЕУсталостное разрушение вызывает более 80% всех внезапных поломокдеталей. Расчет усталостной долговечности детали может быть выполненпри условии, что известен блок нагружения. Но построение самого блоканагружения при различных режимах эксплуатации прокатного стана с учетомвсего сортамента — сложная задача. Предпочтительным методом решенияэтой задачи является экспериментальный метод, который неприемлем настадии проектирования оборудования.

Поэтому на стадии проектированиянеобходима методика оценки циклической нагруженности деталей приводаклетипрокатногостанапутемматематическогомоделирования.Большинство прокатных станов относится к классу уникальных машин,которые изготовляются по индивидуальным проектам, что препятствуетнакоплению статистической информации о долговечности их деталей,поэтому необходима новая, более точная методика расчета долговечностиэтих деталей.Существующие системы диагностики и мониторингаоборудования не рассчитаны на прогноз остаточного ресурса деталейпривода клети прокатного стана. Большинство отечественных организацийи заводов предпочитают приобретать дорогую зарубежную диагностическуюаппаратуру, хотя в России имеются как свои производители, так итеоретические разработки в области диагностики и прогнозирования.Разработаннаяметодикарасчетаусталостнойдолговечностидеталейприводов прокатных станов дает возможность оценить остаточный ресурспривода, выявить его слабые места, технологические и силовые резервы, датьобоснованныерекомендациипоинтенсификациипрокаткиипореконструкции стана.Расчет усталостной долговечности с учетомпостепенногоуровнясниженияпределавыносливостидетали(принеавтомодельном процессе накопления усталостных повреждений), с учетомистории нагружения, а также с учетом остаточного ресурса, оказался болеедостоверным, чем обычный расчет долговечности (при автомодельном95процессе накопления усталостных повреждений).