К.т.н. Харитонов В.С., Ямтеева Э.Р.

Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова, Россия

СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ

В металлургической промышленности канаты имеют важное значение. Они являются как конечным продуктом этого производства, так и широко используются в различных грузоподъёмных механизмах, применяемых в металлургическом производстве. Следовательно, качество канатов, включающее усталостную прочность отдельных проволок и эксплуатационную стойкость каната в целом, имеет немаловажное значение для металлургической промышленности. Во многом, их качество зависит от напряженно-деформированного состояния проволок, составляющих канат. Для нейтрализации или перераспределения свивочных напряжений в проволоках каната применяются различные методы силовой обработки. Одним из них является преформация, сущность которой заключается в придании проволокам той формы, которую они приобретают при свивке. Режимы преформации определяются параметрами настройки преформатора. [1,2]

Анализ существующих методик расчета параметров преформации [3] показал, что имеющиеся методики построены, в основном, на эмпирических данных вследствие чего имеют узкий диапазон применения. Для повышения качества стальных канатов требуется более точная и научно обоснованная методика определения параметров преформации проволок и прядей при свивке канатов.

Предложена методика расчета параметров преформации проволок при свивке каната с применением программного комплекса Deform-3D [4], позволяющая оценивать напряженно-деформированное состояние проволок, а так же учитывать форму и механические свойства проволоки.

На рисунке 1 представлена модель роликового преформатора созданная в программном комплексе Deform-3D.

Рис. 1. – Трехмерная модель роликового преформатора в системе Deform 3D

При моделировании оценено влияние варьируемых параметров преформации (угла преформации, расстояния между центрами крайних роликов и диаметра роликов преформатора) на напряженно-деформируемое состояние преформируемой проволоки, а так же определена степень накопленной и сдвиговой деформаций.

В качестве параметров, определяющих качество каната использовались: фактический шаг свивки Н и плотность прилегания проволоки повива к центральной проволоке-сердечнику h, т.е. расстояние от проволоки повива до сердечника в полученной пряди

На примере преформации проволок при свивке каната конструкции 1+6

получены зависимости (таблица 1), позволяющие при заданном угле преформации определить диаметр роликов преформатора, при котором будет обеспечиваться нераскручиваемость полученной пряди.

Таблица 1 - Зависимость технологических параметров пряди от диаметра роликов

Угол преформации, град	Плотность прилегания проволоки повива к центральной проволоке-сердечнику, мм	Фактический шаг свивки, мм
9
12

Для оценки степеней сдвиговой и накопленной деформаций исследовались: контактная поверхность, свободная поверхность, и центральная область проволоки. На рисунке 2 приведен характер распределения сдвиговых деформация на контактной поверхности проволоки во время преформации в зависимости от изменения угла преформации.

Рис. 2 – Распределение сдвиговых деформаций в крайних волокнах проволок от первого ролика до плашки в зависимости от угла преформации.

Вывод. Предложенная методика расчета параметров преформации с применением программного комплекса Deform-3D учитывает свойства материала проволок, и их напряженно-деформированное состояние, что приведет к повышению точности определения параметров преформации, тем самым повышению качества производимых канатов. Данная методика может применяться расчета канатов сложной конструкции.

Литература:

1. Букштейн М.А. Производство и использование стальных канатов – М.: Металлургия, 1973. – 360с.

2. Мольнар В.Г., Владимиров Ю.В. Технологические основы производства стальных канатов. – М.: Металлургия, 1975. – 200с.

3. Харитонов В.А., Ямтеева Э.Р. Образование. Наук. Производство. Вып. 6: сб. науч. трудов. Магнитогорск 2013г. – С. 109-112.

4. Харитонов В.А., Ямтеева Э.Р., Усанов М.Ю. Методика расчета параметров преформации проволок при свивке каната с применением программного комплекса Deform 3D // Металлург. – 2013г. - №12 С 27-31.