'
Толганай Ж.
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНОК КАТОДОСДИРОЧНОЙ МАШИНЫ *
Аннотация:
в данной статье приведено назначение производства ТОО «KAZMinerals Aktogay». Описано устройство катодосдирочной машины. В результате наблюдения определены количество часов простоев катодосдирочной машины. Благодаря проведенному анализу определены дефекты и условия работы машины. Самыми распространенными дефектами цепи разгрузочного конвейера катодосдирочной машины являются деформации и разрывы проушины цепи. В статье предложен ряд мероприятий по повышению прочности пластины звена цепи. Проведен машинный эксперимент для подтверждения выбора указанных вариант улучшения в программе SolidWorks. Установлены распределения напряжений, перемещения и деформации для пластины цепи разгрузочного конвейера. Результатами исследований установлено, что внедрение предлагаемых мероприятий увеличит прочность звена в 1,5 раза, сократит время простоев и увеличит производительность катодосдирочной машины в 2 раза
Ключевые слова:
пластинка, катодосдирочная машина, деформация, напряжения, перемещения
УДК 621.855
Толганай Ж.
мастер производственного обучения
Карагандинский машиностроительный колледж
(г. Караганда, Казахстан)
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНОК КАТОДОСДИРОЧНОЙ МАШИНЫ
Аннотация: в данной статье приведено назначение производства ТОО «KAZMinerals Aktogay». Описано устройство катодосдирочной машины. В результате наблюдения определены количество часов простоев катодосдирочной машины. Благодаря проведенному анализу определены дефекты и условия работы машины. Самыми распространенными дефектами цепи разгрузочного конвейера катодосдирочной машины являются деформации и разрывы проушины цепи. В статье предложен ряд мероприятий по повышению прочности пластины звена цепи. Проведен машинный эксперимент для подтверждения выбора указанных вариант улучшения в программе SolidWorks. Установлены распределения напряжений, перемещения и деформации для пластины цепи разгрузочного конвейера. Результатами исследований установлено, что внедрение предлагаемых мероприятий увеличит прочность звена в 1,5 раза, сократит время простоев и увеличит производительность катодосдирочной машины в 2 раза.
Ключевые слова: пластинка, катодосдирочная машина, деформация, напряжения, перемещения.
Важным элементом КСМ является разгрузочный конвейер, который предназначен получить ободранные катоды от станции обдирки и передать их на мостовой кран [2]. По результатам наблюдения установлено, что благодаря поломкам разгрузочного конвейера, КСМ имеет значительные простои в работе. На рисунке 2 приведена статистика простоев КСМ за март 2019.
Рисунок 2 - Диаграмма простоя
Используя диаграмму установлено, что в среднем в месяц КСМ простаивает 28 часов.
Для определения причин простоя КСМ был проведен анализ дефектов и условий работы машины. В результате анализа было выявлено, что цепь разгрузочный конвейер (рисунок 2) является самой проблемной частью КСМ.
Рисунок 2 – Цепь разгрузочного конвейера КСМ
Самыми распространенными дефектами цепи разгрузочного конвейера КСМ являются деформации и разрывы проушины цепи [3] (рисунок 3).
Рисунок 3 – Деформация и излом проушины цепи
Как показывают исследования [4, 5, 6], в условиях эксплуатации, одни из самых распространенных нагрузок, которые вызывают деформации и разрывы проушины цепи, это растягивающая нагрузка и продольное сжимающее нагружение. В тех случаях, когда ожидаемые нагрузки на пластину являются значительными, обеспечение деформации сжатия становится главной заботой конструктора. Некоторые из основных параметров, которые обычно учитываются при проектировании, нагруженных в осевом направлении металлических пластин включают свойства материала, геометрические свойства (соотношение ширины и толщины) конструкции.
Для того чтобы устранить деформацию и разрывы проушины цепи КСМ можно предложить ряд мероприятий по повышению прочности пластины звена цепи:
- замена материала звена цепи Ст50 на Сталь 40Х;
- утолщение стенки звена цепи с 5 до 7 мм;
- смещение центров отверстий звена цепи с каждой стороны к центру на 5 мм.
Ввиду затруднительности и объемности проведения натурного эксперимента проверка с целью проверка этих гипотез была осуществлена с помощью компьютерного моделирования в программе SolidWorks [7, 8].
Благодаря компьютерному моделированию можно определить напряженно-деформированное состояния пластины цепи для разработки мероприятий по повышению прочности и долговечности.
Состояние, при котором внутренние изменения в металле приводят к его разрушению, называется предельным напряженным состоянием [9]. Вывод о надежности конструкции следует делать на основании сопоставления максимальных напряжений, которые могут возникнуть в наиболее опасной точке, с предельно допустимыми значениями для данного материала [10]. Предельное напряженное состояние конструкции является той границей, за которой недопустима её эксплуатация [11].
Моделирование осуществлялось при следующих параметрах, указанных в таблице 1.
Таблица 1 – Параметры моделирования в Solidworks
Наименование параметра |
Значение параметра |
Модуль упругости |
2.1e+011 Н/м^2 |
Коэффициент Пуассона |
0.28 |
Модуль сдвига |
7.9e+010 Н/м^2 |
Массовая плотность |
7800 кг/м^3 |
Предел прочности при растяжении |
399826000 Н/м^2 |
Предел прочности при сжатии |
345631000 Н/м^2 |
Предел текучести |
220594000 Н/м^2 |
Коэффициент теплового расширения |
1.3e-005/K |
Теплопроводность |
43 W/(м·K) |
Удельная теплоемкость |
440 J/(кг·K) |
Распределение напряжений, перемещения и деформации для пластинки цепи показаны на рисунках 3 и 4.
а) б)
Рисунок 3 – Напряжения (а) и перемещения (б) в пластине из Стали 40Х
Рисунок 5 - Деформация в пластине из Стали 40Х
Моделирование смещения центров отверстий звена цепи с каждой стороны к центру на 5 мм представлены на рисунках 5 и 6.
а) б)
Рисунок 6 – Напряжения (а) и перемещения (б) в пластине с расстоянием между отверстиями (90 мм)
Рисунок 7 - Деформация пластины
с расстоянием между отверстиями (90 мм)
Моделирование пластины звена цепи с увеличением толщины стенки до 7 мм показано на рисунках 8 и 9.
а) б)
Рисунок 8 - Напряжения (а) и перемещения (б) в пастине при толщине 7 мм
Рисунок 9 - Деформация в пастине при толщине 7 мм
Из рисунка 3 видно, что вокруг проушины напряжения (2,18е + 003 МПа) превышают предел текучести ст50 (2,206е + 002 МПа), что и вызывает вследствии многократных растягивающих нагрузок деформацию и разрыв [12, 13, 14, 15].
Однако выбор оптимального решения для увеличения прочности звеньев, катодо – сдирочной машины, принимая во внимание вышеперечисленные варианты, требует дополнительных исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №7 (64) том 5
Ссылка для цитирования:
Толганай Ж. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНОК КАТОДОСДИРОЧНОЙ МАШИНЫ // Вестник науки №7 (64) том 5. С. 319 - 327. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/9673 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+
*