Хромов Ілля Володимирович. Удосконалення методів розрахунку параметрів та підвищення ефективності технології виготовлення якісних канатів спіральної конструкції

brief description

Хромов Ілля Володимирович. Удосконалення методів розрахунку параметрів та підвищення ефективності технології виготовлення якісних канатів спіральної конструкції : Дис... канд. наук: 05.03.05 2005

Хромов І.В. Удосконалення методів розрахунку параметрів та підвищення ефективності технології виготовлення якісних канатів спіральної конструкції. - Рукопис.Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 Процеси та машини обробки тиском. Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, Дніпропетровськ, 2005.
Набули розвиток методи розрахунку напруженого стану стального круглого дроту у осередках пружнопластичної деформації при спільному впливі подовжньої сили, крутного та згинаючого моментів. Приведено нові рішення технологічних задач пружнопластичного деформування з урахуванням зміцнення матеріалу. Показано, що урахування зміцнення і вибір раціональної розбивки поперечного перерізу дроту на елементарні площадки дозволяє підвищити точність розрахунку внутрішніх силових факторів на (10..20)%. Виконано поопераційний теоретичний аналіз деформацій дротів та канату в процесі виготовлення на машинах сигарного типу. Сукупність математичних моделей вказаних етапів деформацій реалізована в комп’ютерній програмі розрахунку залишкових агрегатних зусиль в готовому канаті, що визначають один з основних показників якості рівноважність. Матеріали досліджень використані при розробці технології виробництва спіральних канатів з гарантованим показником рівноважності. Сформульовано обґрунтовані рекомендації з припустимих відхилень конструктивно-технологічних параметрів. Створено нові конструкції техоснащення (преформатор голчастого типу, модульний рихтувач, каретка з вбудованим регулятором натягу), що дозволяють регулювати з високою точністю і підтримувати постійними параметри режимів механічної обробки.

В диссертации приведено теоретическое обобщение и новое решение научно-технической задачи, которая состоит в развитии методов расчета параметров настройки деформирующего оборудования и разработке рациональной схемы технологического процесса свивки, обеспечивающей изготовление спиральных канатов с гарантированным показателем равновесности.

На основе анализа современного состояния теории и практики сталеканатного производства показано, что для обеспечения современных требований к равновесности канатов спиральной конструкции остаются актуальными развитие методов расчета технологических параметров и совершенствование оборудования для производства качественных стальных канатов спиральной конструкции.
Усовершенствован метод численного решения системы дифференциальных уравнений пластического течения Прандтля-Рейса применительно к стальной проволоке. Отличие разработки состоит в том, что приращение искомой функции напряжений на шаге интегрирования определяется не по касательной к графику этой функции, а по дуге окружности в координатах касательные-нормальные напряжения. Использование этого метода в случае нелинейной траектории деформирования материала проволоки позволяет (без введения итерационной процедуры) при рациональном шаге интегрирования повысить точность решения в 3 раза.
Получила развитие методика расчета напряженного состояния стальной круглой проволоки в очагах упругопластической деформации при совместном воздействии продольной силы, крутящего и изгибающего моментов. Разработка отличается учетом упрочнения материала и рациональным разбиением поперечного сечения проволоки на элементарные площадки, что позволило повысить точность расчетов на (10..20)%.
Исследованы закономерности и условия взаимодействия проволок и каната с рабочими органами технологических узлов канатовьющей машины. Установлены новые теоретические зависимости для расчета силы вытяжки проволоки из преформатора и дополнительных деформаций каната в зоне обжимных плашек. Анализ силы вытяжки впервые выполнен с учетом изменяющегося по длине проволоки внутреннего изгибающего момента. Формулы для деформаций каната в обжимных плашках ранее известны не были. Использование полученных зависимостей в совокупности с усовершенствованным методом анализа напряженного состояния проволоки позволило разработать более точную математическую модель процесса свивки, реализованную в программе для компьютерного расчета остаточных напряжений, агрегатных усилий и параметра равновесности спиральных канатов.
Впервые определены расчетным путем и проверены экспериментально зависимости показателя равновесности спиральных канатов от изменения механических свойств проволоки, геометрических характеристик каната и режимов настройки деформирующего оборудования. Расхождение расчетных и экспериментальных значений показателя равновесности в рабочем диапазоне изменения технологических параметров составляет 5-15%. Ранее указанные зависимости известны не были. Они позволили разработать рекомендации по выбору предельно допустимых отклонений исследуемых параметров от номинальных значений и обоснованные технические требования к применяемому оборудованию.
В результате исследований определены направления совершенствования технологии для производства спиральных канатов с гарантированным показателем равновесности. Разработанные рекомендации по настройке действующего свивающего оборудования и опытные образцы технологической оснастки (каретка со встроенным регулятором натяжения проволоки, высокоточные преформатор игольчатого типа и модульный рихтователь) внедрены в канатном цехе ОАО «Силур» на сигарной машине SR-6/160 (акт от 5 мая 2003 г.). Материалы диссертационной работы могут использоваться также для проектирования технологических процессов изготовления других метизных изделий кабелей, металлокорда.