ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНОК КАТОДОСДИРОЧНОЙ МАШИНЫ

Толганай Ж.

39 просмотров

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:

Кайтуков Г.Ф. Исследование прочности и металлоемкости элементов катодосдирочной машины в САПР APM WIN MACHINE //САПР И ГРАФИКА, 2010. - 3 (161). - P. 81- 83
Dusan Ilic, Craig A. Wheeler Transverse bulk solid behavior during discharge from troughed belt conveyors // Advanced Powder Technology. – 2017. -Volume 28, Issue 9. - P. 2410 - 2430
Жаркевич О.М., Нуржанова О.А., Жунуспеков Д.С. Разработка конструкции усиленного звена цепи конвейера для транспортирования горячекатанных рулонов // Вестник КазНИТУ, 2018. – №2. - С.406 - 413
Onyekachi Ndubuaku , Xiaoben Liu, Michael Martens , J.J. Roger Cheng , Samer Adee The effect of material stress-strain characteristics on the ultimate stress and critical buckling strain of flat plates subjected to uniform axial compression // Construction and Building Materials. – 2018. - 182. – P. 346 - 359
Брызгалин Г.И., Волчок В.М., Горденко А.Е., Познышев С.Д.,Табарин Ю.Г. Многоцелевая оптимизация проушин в шарнирных узлах //Ученые записки ЦАГИ. - 1988. - №6. – С. 74 – 81
Егоров Д.С. Анализ прочности стальных проушин //Сборник докладов XXIII Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. – Москва, 2019. - C. 210 - 213
Gómez-Lópeza L.M., Miguela V., Martínez A., Coelloa J., Calatayu A. Simulation and Modeling of Single Point Incremental Forming Processes within a Solidworks Environment //The Manufacturing Engineering Society International Conference, MESIC 2013, 63. - P. 632 – 641
Iveta Glodováa, Tomáš Lipták, Jozef Bocko Usage of finite element method for motion and thermal analysis of a specific object in SolidWorks environment //Modelling of Mechanical and Mechatronic Systems MMaMS. - 2014. – 96. - P. 131 – 135
Тарасенко А.А., Чепур П.В., Кузовников Е.В., Тарасенко Д.А. Расчет напряженно-деформированного состояния приемо-раздаточного патрубка с дефектом с целью обоснования возможности его дальнейшей эксплуатации //Фундаментальные исследования. – 2014. - № 9, (часть 7). – С. 1471 – 1476

Полная версия статьи PDF

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: 17.05.2024 г.)

Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/9673

Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com

* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.