Задорожный В.Д., Иванов С.А., Комендантова О.Н.

Новотроицкий филиал ГОУ ВПО “Московский государственный

институт стали и сплавов” (МИСиС), Россия

Математическая модель унифицированного транспортного рольганга для прокатных цехов

На металлургических предприятиях для транспортирования металлопроката, задачи его в валки, приема из валков и передвижения к вспомогательным машинам (ножницам, пилам, правильным машинам и т.д.) применяются рольганги. От стабильной работы рольгангов существенно зависит надежность всего стана, а также качество металлопроката. Низкий уровень унификации, стандартизации и блочно-модульного конструирования рольгангов приводит к тому, что они обладают очень низкими эксплуатационными показателями. Ролики рольгангов работают в тяжелых условиях воздействия ударно-динамических нагрузок, высоких температур, запыленности, абразивного износа и охлаждающей воды, что вызывает их частые поломки. Cерьезной проблемой при эксплуатации рольгангов является постоянное нарушение герметичности подшипниковых узлов при выполнении ремонтов в условиях прокатных цехов, что приводит к существенному снижению ресурса всей конструкции рольгангов. Эксплуатация рольгангов существующих конструкций не обеспечивает полной и даже частичной централизации технического обслуживания и ремонтов (ТОиР), а, следовательно, и организации массового производства комплектующих элементов: деталей, узлов и агрегатов. Таким образом, создание принципиально новой блочно-модульной конструкции унифицированного рольганга является актуальной задачей для всех производств, где они используются, в том числе и для прокатных цехов.

На Кафедре технологии и оборудования в металлургии Новотроицкого филиала МИСиС разработан унифицированный рольганг блочно-модульной конструкции /1/ (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - Унифицированный рольганг блочно-модульной конструкции,

где 1 – приводная подшипниковая опора; 2 – неприводная подшипниковая опора; 3 - модульная стойка; 4 – соединительная траверса; 5 – ролик; 6 – привод; 7 – промежуточный вал.

В процессе работы рольганга крутящий момент передается от вала электродвигателя через понижающий редуктор к валу и конической втулке приводного подшипникового блока и далее через коническое соединение к ролику за счет трения-сцепления, аналогично передачи крутящего момента коническим хвостовикам металлорежущих инструментов (сверл, зенкеров, фрез и т.п.). Предлагаемая конструкция ролика дает возможность произвести их унификацию для всех видов рольгангов только по присоединительным размерам. При этом формы рабочих поверхностей ролика, его геометрические размеры, в частности диаметры и длины бочек, могут быть самыми различными. Для расчета конструктивных параметров модульных элементов рольганга с учетом крутящего момента и действующих сил разработана математическая модель рольганга. На рисунке 2 представлена блок-схема математической модели. Исходными данными для разработки модели явились заданная линейная скорость перемещения металлопроката по рольгангу и его масса , зависящая от сортамента (геометрических размеров и плотности материала заготовки). Выходными данными модели являются мощность привода рольганга , создаваемые крутящий момент и угловая скорость .

Рисунок 8 – Блок-схема математической модели унифицированного транспортного рольганга

На блок-схеме указаны: и - заданная и действительная линейные скорости перемещения металлопроката; - геометрические размеры и плотность материала металлопроката; и - крутящий момент и угловая скорость ролика; - геометрические размеры и плотность конструкционного материала ролика; и - масса ролика и проката; - допускаемые напряжения для расчёта ролика на прочность; - геометрические характеристики конического соединения; f – коэффициент трения фрикционной пары “сталь-сталь” конического соединения; - параметр шероховатости (характеристика способа и вида обработки фрикционной пары), кинематическая вязкость смазочного материала и температура нагрева конического соединения; – осевое усилие пружины, обеспечивающее прижатие втулки к ролику; p – давление на поверхности соприкосновения фрикционного соединения “ролик – втулка”, создаваемое усилием пружины; - мощность привода рольганга.

Расчёты на прочность ролика были выполнены с использованием математической модели рольганга по допускаемым напряжениям и с учетом массы металлопроката. Параметры конического соединения были получены на основании экспериментальных данных по определению зависимости . Значения величин , , и определены с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР) КОМПАС 3D /2/.

Таким образом, разработанная математическая модель унифицированного транспортного рольганга дает возможность выполнить расчет параметров конструктивных элементов для всех его модификаций в зависимости от назначения и условий эксплуатации.

Библиографический список

1. Задорожный В.Д., Чиченёв Н.А. Блочно-модульная конструкция рольганга. – II Всероссийская научно-практическая конференция “Инновации в машиностроении”, сб. науч. статей, Пенза, 2002 – с.147-149.

2. Задорожный В.Д. Применение системы КОМПАС 3D в расчетах роликов металлургических транспортных рольгангов. - I Международная научно-методическая конференция “Применение программных продуктов САПР КОМПАС-3D в высшем образовании”, сб. тр., Тула, 2005 – с. 94-96.