Пошук шляхів підвищення експлуатаційної надійності прокатних станів

Анотація

Об’єктом дослідження є шарнірний вузол універсального шпинделя прокатних станів. Найбільш поширено для таких станів використовуються шарніри з антифрикційними вкладишами з тертям ковзання. Одним з найбільших проблемних місць шарніру з тертям ковзання є нерівномірність розподілу тиску на контактній поверхні сегментів, що знижує зносостійкість вкладишів та експлуатаційну надійність шпинделя. Для виявлення причин нерівномірності тиску і визначення зон значного перевищення крутильних навантажень проводились дослідження на розробленій математичній моделі шарніру.

В ході досліджень використовувався математичний аналіз впливу параметрів вкладишів на величину тиску на контактних поверхнях при робочих навантаженнях лопаті валків і сегментів вкладишів шарніру. Визначено параметри зон підвищеного тиску в контакті вкладишів типової форми у вигляді суцільного сегменту із пласкою і циліндричною поверхнями. Встановлено, що необхідно змінити площину перерізу вкладишу по довжині і ширині сегменту.

Отримано аналітичні залежності параметрів шарніру від діючих навантажень і тиску. Виведено формули визначення геометричних розмірів сегментів шарніру з врахуванням його радіусу і жорсткості. Дослідження шарніру з вкладишами, в яких виконано скоси на пласкій поверхні та ухили до торців за довжиною і від середини до бокових граней, вказало на можливість рівномірного розподілу тиску за довжиною і шириною сегментів вкладишів.

Таким чином, дослідження на математичній моделі і в лабораторних умовах показало, що доцільним є використання розробленої конструкції вкладишу із перемінною площиною перерізу по довжині і ширині вкладишу. Рівномірність розподілу контактних навантажень підтверджена епюрами тиску за довжиною і шириною сегментів. Завдяки цьому забезпечується можливість підвищення зносостійкості шарнірного вузла універсальних шпинделів потужних прокатних станів. В порівнянні з відомими конструкціями шарнірів суттєво підвищується експлуатаційна надійність шпинделів та термін безаварійної роботи станів.