Разработка методики диагностирования механизмов главной линии прокатного стана с целью выявления неисправностей, влияющих на точность проката тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.05, кандидат технических наук Михайлов, Юрий Михайлович

• Михайлов, Юрий Михайлович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Михайлов, Юрий Михайлович

Введение.

Глава 1. Влияние технического состояния оборудования на качество проката, диагностика неисправностей, методы математического моделирования механизмов станов.

1.1. Техническая диагностика оборудования.

1.2. Влияние технического состояния оборудования на точность проката.

1.3. Средства и методы технической диагностики.

1.4. Вибродиагностика.

1.5. Методы вибродиагностики.

1.6. Методы математического моделирования механизмов.

1.7. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Методика - исследования влияния технического состояния оборудования на формирование геометрических размеров проката.

2.1. Анализ источников вибрации в машинах роторного типа.

2.1.1. Роторы и муфты.

2.1.2. Подшипники скольжения.

2.1.3. Зубчатая пара.

2.1.4. Подшипники качения.

2.2. Математический аппарат исследования формирования геометрических размеров проката.

2.3. Технические средства, применяемые при исследовании.

2.4. Определение точек контроля вибрации механизмов главной линии прокатного стана.

Выводы.

Глава 3. Экспериментальное исследование влияния технического состояния оборудования на формирование геометрических размеров прокатываемых полос.

3.1. Определение технического состояния лабораторного стана Дуо «150».

3.2. Оценка точности полосы прокатанной на лабораторном стане Дуо «150».

3.3. Определение технического состояния стана Дуо - 1680.

3.4. Оценка точности полосы прокатанной на стане Дуо - 1680.

3.5. Алгоритм применения разработанной методики.

Выводы.

Глава 4. Математическое моделирование работы механизмов главной линии стана.

4.1. Разработка математической модели.

4.2. Расчет величины биения по математической модели.

4.3 Анализ частот биения.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики диагностирования механизмов главной линии прокатного стана с целью выявления неисправностей, влияющих на точность проката»

Обеспечение качества машин и сооружений невозможно без применения на всех стадиях средств технической диагностики. Они становятся своеобразным индикатором и гарантом качества и надежности новой техники.

Системы диагностики сортовых и листопрокатных станов содержат средства контроля технологических, геометрических и физико-механических параметров проката, системы поиска неисправностей в работе оборудования [1].

Оснащение станов системой автоматического диагностирования дает возможность предупреждать возникновение неисправностей и аварийных ситуаций, что позволяет увеличить фактическое время работы стана и сократить брак, причина которого в нестабильности работы механизмов. 3

Решение задач диагностирования весьма важно, в частности, для организации технического обслуживания объектов по состоянию (вместо планово-предупредительного обслуживания).

Внедрение систем технической диагностики является, также, одним из неотъемлемых требований стандартов по международной сертификации качества продукции [2].

Целью настоящей работы является определение зависимости формирования геометрических размеров проката от возникающих в процессе прокатки вибраций, вызванных неисправностями механизмов главной линии стана.

Исследование формирования геометрических размеров полос проведено при прокатке на лабораторных станах Дуо «160», Дуо «150», на промышленном стане горячей Дуо «500» предприятия ФГПУ «ОЗТМ и ТС» и промышленном стане Дуо - 1680 ОАО «ВИЛС».

Для повышения качества работ по совершенствованию действующего и проектируемого оборудования прокатных станов разработана методика математического моделирования для расчета биения в узлах механизмов главной линии стана.

В результате выполнения настоящей работы разработана методика диагностирования механизмов главной линии прокатного стана, позволяющая выявить неисправности, влияющие на точность проката, разработан алгоритм применения методики.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Методика оценки влияния вибраций, возникающих вследствие неисправностей механизмов главной линии стана, на точность проката.

2. Результаты исследований, проведенных по разработанной методике.

3. Методика математического моделирования биений, возникающих в механизмах главной линии прокатного стана.

Заключение диссертации по теме «Технологии и машины обработки давлением», Михайлов, Юрий Михайлович

Общие выводы

1. Систематизированы описания дефектов механизмов главной линии стана частотными характеристиками для определения неисправностей по спектру вибрации механизма.

2. Разработана методика исследования влияния технического состояния оборудования на точность проката, основанная на совместном анализе спектра вибрации механизмов главной линии стана и функции спектральной плотности продольных колебаний размеров проката.

3. В результате проведенных по разработанной методике исследований показано, что неисправности механизмов главной линии стана, оказывающие влияние на точность проката, могут быть обнаружены путем контроля продольных колебаний размеров проката, например, толщины полосы. Методика апробирована на лабораторном оборудовании и в промышленных условиях. При проверке методики на лабораторном стане Дуо «150» обнаружен дефект зубчатого зацепления на частоте 10,5 Гц. Данная частота (11 Гц) зафиксирована при измерении вибрации в основании главного редуктора со стороны выходного вал, а так же на прокатанной на стане полосе (11,4 Гц). В промышленных условиях по разработанной методике исследовано техническое состояние стана Дуо - 1680 ОАО «ВИЛС». В результате исследования в спектре вибрации полученном на опоре выходного вала шестеренной клети обнаружена частотная составляющая 41,71 Гц, далее идентифицированная как частотная составляющая дефекта зубчатого зацепления второй ступени редуктора. Данная частотная составляющая спектра вибрации редуктора явилась причиной возникновения периодической составляющей продольной разнотолщинности прокатанной полосы.

4. Разработана математическая модель и проведено математическое моделирование работы механизмов главной линии стана, позволившее определить биение в узлах механизмов, влияющее на точность холоднокатаной полосы. В результате проведенного моделирования обнаружена составляющая на частоте 11,6 Гц, которая ранее была идентифицирована как частота дефекта зубчатого зацепления главного редуктора стана Дуо «150». Данная математическая модель применима для прокатных станов аналогичной конструкции, а методика моделирования — и для другого прокатного оборудования.

5. Разработана блок-схема алгоритма определения неисправностей механизмов главной линии стана, влияющих на точность проката, включающая: измерение продольных колебаний размеров заготовки и проката; вычисление функции спектральной плотности продольных колебаний контролируемого размера до и после прокатки и определение частотных составляющих колебаний размера проката, возникших в процессе прокатки; сравнение вычисленных частот с частотами из базы данных, характеризующих дефект оборудования, и определение неисправных узлов, влияющих на точность проката.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Михайлов, Юрий Михайлович, 2008 год

1. Королев A.A. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов.//-М.: «Металлургия», 1987.

2. Толстов А. Г. Методические проблемы создания адаптивных автоматизированных систем вибрационной диагностики.// —М.: Газовая промышленность, 1995. -41 с.

3. Биргер И. А. Техническая диагностика. //— М.: Машиностроение, 1978. —240с.

4. Коллакот Р. А. Диагностирование механического оборудования: Пер с англ.// — JL: Судостроение, 1980. — 296с.

5. Коллакот Р. А. Диагностика повреждений: Пер с англ. // — М.: Мир, 1989. —512с.

6. Артоболевский И. И., Болицкий Ю. И., Генкин М. Д. Введение в техническую диагностику машин. // —М.: Мир, 1979. 296 с.

7. Синопальников, С.Н. Григорьев Л. А. Надежность и диагностика технологических систем. // М.: Высш. шк., 2005. 343с.

8. Гольдин А. С. Вибрация роторных машин. // М.: Машиностроение, 1999. -344 с.

9. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации: Учеб. Пособие // Барков А. В., Баркова Н. А., Азовцев А. Ю. //- СПб., 2000. 158 с.

10. Оценка состояния машин и механизмов по вибрационным характеристикам. Е. А. Гонка, В. И. Микулович, Г. Р. Тарковский // Вибрация и диагностика машин и механизмов: Тезисы докладов научно-технической конференции. — Челябинск, 1990. С. 39-40.

11. Descamps R. Centrale de mesure vibratoite du laminoir 5 cageg // La Revue de Metallurgie-CIT. Juin, 1995, p. 753-760.

12. Макворд M. Диагностика вибраций прокатного стана. // M.: Производство проката. Черные металлы №8 2008г. - С. 39-44.

13. Синицкий В.М., Рыбаков Ю.В. Стальная полоса в межвалковом пространстве стана холодной прокатки как колебательная структура // Производство проката № 5, 2002 г. С. 18-20.

14. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов/Ф. Я. Балицкий, М. А. Иванова, А. Г. Соколова, Е. И. Хомяков. // — М.: Наука, 1984.

15. Контроль технического состояния металлургических машин по виброакустическим параметрам. Седуш В. Я., Сидоров В. А., Ошовская Е. В. // -М.: Наука 1988.

16. ГОСТ 20911-76 Техническая диагностика. Основные термины и определения. — М.: Издательство стандартов, 1976.

17. Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин. // Магнитогорск, МГТУ, 2002.

18. ГОСТ 22061-76 Машины и технологическое оборудование. Система классов точности балансировки. Основные положения., —М.: Издательство стандартов, -Введ. С 01.07.77. 140 с.

19. Архангорский JI. А. и др. Ремонт и монтаж оборудования. Изд. 2. // -М.: "Колос", 1974.

20. Дедюлина В. М. Внедрение и использование новой техники в условиях перехода к рыночной экономике. // М.: Экономика, 1993. - 141 с.

21. Ручко В.Н. Моделирование повреждений в деталях и надежность металлургического оборудования. Межвузовский сборник научных трудов «Защита металлургических машин от поломок. // Мариуполь: 2003, выпуск 7.

22. Болотин В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. // — М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

23. Клюев В.В. Технические средства диагностики. Справочник //- М.: «Машиностроение», 1989.

24. Калявин В. П., Мозгалевский А. В. Технические средства диагностирования. //—Л.: Судостроение, 1984. -208 с.

25. ГОСТ 26656-85 Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования. Взамен ГОСТ 23563-79, ГОСТ 24029-80, РД 50-498-84. //М.: Издательство стандартов, 1985. 15 с.

26. Управление качеством. Диагностика. Методы и средства измерения и контроля в машиностроении // ВНИИТЭМР Вып. 1-6. — 25 с.

27. Мартынов А. А. Основы теории надёжности и. диагностики// Мартынов А. А., Долгополов Г. А. -Новосибирск, 1999. — 107 с.

28. Рабинович М. И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. II-Мл Наука, 1984.-432 с.

29. Иориш Ю. И. Виброметрия. Измерение вибрации и ударов. Общая теория, методы и приборы. // — М.: Машгиз, 1963.

30. Определение допустимых вибраций редукторов металлургических машин. Седуш В. Я., Сидоров В. А., Ошовская Е. В. // М.: Машиностроение, 1987.

31. Анализ состояния прокатного оборудования по параметрам вибрации. // Сидоров В. А., Крахт В. Б., Сопилкин Г. В. // М.: Машиностроение, 1989.

32. Хазаров А. М., Цвид С. Ф. Методы оптимизации в технической диагностике машин. // —М.: Машиностроение, 1983. — 242 с.

33. Герике Б. JL Мониторинг и диагностика технического состояния машинных агрегатов Ч. 1 : Мониторинг технического состояния по параметрам вибрационных процессов. // Кемерово: КузГТУ, 1999. — 188 с.

34. Герике Б. JI. Мониторинг и диагностика технического состояния машинных агрегатов Ч. 2: Диагностика технического состояния на основе анализа вибрационных процессов. // — Кемерово: КузГТУ, 1999. — 229 с.

35. Яблонский H.H. Теория колебаний. // М.: Высшая школа, 1972. - 200 с.

36. Фирсатов В. Г., Застрогин Ю. Ф. Кулбянин А. 3. Автоматизированные приборы диагностики и испытаний. // —М.: Машиностроение, 1995.

37. Вибрация в технике (справочник в 6 т. под ред. Болотина В. В.). том 4. // М.: Машиностроение, 1978. 352 с.

38. Современные методы и средства виброакустического диагностирования машин и конструкций. // Ф. Я. Балицкий, М. Д. Генкин, М. А. Иванова и др. под редакцией академика Фролова К. В. // М.: Наука, 1990. - 252 с.

39. Явленский К. Н., Явленский А. К. Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем. // —Л.: Машиностроение, Лен.отд. 1983.-239с.

40. Балицкий Ф. Я., Иванова М. А., Ивин В. И. Алгоритм диагностирования дисбаланса роторных машин. // Проблемы вибродиагностики машин и приборов. Тезисы докладов. / Всесоюзное совещание, Иваново, 1985. — М., 1985.-С. 38-39.

41. Диагностика, испытание и ремонт станочного оборудования: Учеб. пособие для студентов вузов по направлениям «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительного производства» // Трилисский В. О., Моисеев И. И. и др. -Пенза, 1998. 374 с.

42. Добрынин С. А., Фельдман М. С., Фирсов Г. И. Методы автоматизированного исследования вибрации машин. Справочник. // —М.: Машиностроение, 1987. —224 с.

43. Глебов Л.А., Яблоков А.Е., Потеря A.A. Диагностическое моделирование в задачах вибродиагностики оборудования предприятий пищевых производств. // Контроль. Диагностика №7, 2003.

44. Зарицкий С. П. Диагностика газоперекачивающих агрегатов с турбинным приводом. // — М.: Недра, 1987. 198 с.

45. Байхельт Ф., Франкен П. Надёжность и техническое обслуживание. Математический подход. Пер с нем. // М.: Радио и связь, 1988. - 92 с.

46. Генкин М. Д., Соколова А. Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. // — М.: Машиностроение, 1987. 282 с.

47. Зорин Е. Т., Тиняков Ю. М. Монтаж, эксплуатация и ремонт хлебопекарного оборудования. Изд. 2-е, переработ. // — М.: Экономика, 1968. — 343 с.

48. Определение рационального времени диагностирования. Сидоров В. А., Ошовская Е. В., Ченцов Н. А., Проскуряков С. В.//-М.: Наука, 1974.

49. Иванов Б. С. Управление техническим обслуживанием машин. // -М.: Машиностроение, 1978. 157 с.

50. Тартаковский М. А. Царев А. Г. Ремонт и монтаж оборудования. // -М.: Агропромиздат, 1987. 264 с.

51. Толстов А. Г. Приложение методов принятия решений при распознавании образов к задачам вибрационной диагностики. // — М.: Наука, 1994.-32 с.

52. Ванник В. Н., Червоненкис А. Я. Теория распознавания образов. // -М.: Наука, 1974.-278 с.

53. Венцель Е. С., Овчаров JI. А. Теория вероятности и её инженерные приложения. // —М.: Наука 1988. 480 с.

54. Гурман В. Е. Теория вероятности и математическая статистика. // — М.: Высшая школа, 1997. 479 с.

55. Пирумов У. Г. Численные методы: учебное пособие. // — М.: Изд-во МАИ, 1998,- 188 с.

56. Самсаев.Ю.А. Вибрация приборов с опорами качения. // — М.: Машиностроение, 1984. — 128 с.

57. Измерение параметров вибрации и удара. В. С. Шкаликов, В. С. Пеллиниц. // — М.: Издательство стандарт , 1980.

58. Марченко Б. Г., Мыслович М. В. Вибродиагностика подшипниковых узлов электрических машин. // Киев: Наука думка, 1992. — 195 с.

59. Барков A.B., Баркова H.A. Исследование системы мониторинга и диагностики машин по вибрации // Труды Петербургского энергетического института, выпуск 9, Санкт-Петербург, 1999 г.

60. Карасев В. М., Максимов В. П., Сидоренко М. X. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей.// М.: Машиностроение, 1978. — 132 с.

61. Браун С., Датнер Б. Анализ вибраций роликовых и шариковых подшипников. / Конструирование и технология машиностроения./ —М.: Мир, 1979. т. 101, №1.-С. 65-72.

62. Основы автоматического управления. / Под ред. B.C. Пугачева. // -М. Наука, 1968.-679 с.

63. Железное Ю.Д., Коцарь C.JL, Абиев А.Г. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки. // М.: Металлургия, 1974.-240 с.

64. Иванов С.А., Зобнин А.Д., Чиченев H.A. Металлургические машины и оборудования, Методические указания по дипломному проектированию. // М.: МИСиС, 2003

65. Артоболевский И.И. Теория механизмов. // М.: «Наука», 1965. —776 с.

66. Конструирование машин. Т.2 /А.Ф. Крайнев, А.П. Гусенков, В.В. Болотин и др.; Под ред. К.В. Фролова. // — М.: Машиностроение, 1994. 624 с.

67. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. // — М.: Высш. шк., 1986.-416 с.

68. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. // М.: Наука, 1995. -870 с.

69. Глебов JI.A., Яблоков А.Е., Потеря A.A. Диагностическое моделирование в задачах вибродиагностики оборудования предприятий пищевых производств // Контроль. Диагностика №7. 2003. с. 37-42.

70. Подшипники качения. Справочник изд. 6-е перераб. и доп. // М., "Машиностроение", 1975. - 572 с.

71. Справочные таблицы по деталям машин / 3-е издани. В. 3. Васильев, Н. Н. Георгиевский. А. Д., Дубяго и др. // - М.: МАШГИЗ, 1957. -1008 с.

72. Коновалов Ю.В., Налча Г.И., Савранский К.Н. Справочник прокатчика. // М.: «Металлургия», 1977. 312с.

73. Полухин П.И., Федосов Н.М., Королев A.A., Матвеев Ю.М. Прокатное производство. // М.: «Металлургия», 1982. 696 с.

74. Файлы с описанием методики поиска неисправностей станов холодной прокатки на основе исследования формирования геометрических размеров проката.

75. Описание комплексной методики определения технического состояния оборудования станов холодной прокатки на основе совместного исследования формирования разнотолщинности получаемого на стане проката и параметров вибрации прокатного оборудования;

76. Файлы с результатами экспериментальных и теоретических исследований;

77. Файлы данных, презентации и плакаты с примерами результатов использования предлагаемой методики.

78. Файлы данных результатов расчета величины биения по математической модели.

79. Ответственными за прием и хранение материалов на кафедре ТОТП назначены доц. Ефремов Д.Б., доц. Данилин В.Н.

80. Пользователи обязуются при использовании данных материалов в договорных НИР рассматривать вопрос о материальном вознаграждении Разработчиков в рамках отдельных договоров.

81. От Разработчиков От Пользователей

82. Инженера Зав. кафедрой ТОТП, проф., д.т.н.,

83. Ю.М. Михайлов /Л/¡¿JöQ&f В.А. Романцев

84. Уч. секр. га^иШТО^ст. преп. .т.н. Скрипаленко М.Н. /^ßjZlßJj^^.Ю.Сидороваоб испошемияй разработок ГТУ МИСнС на тему: «Методика диагноетирования механизмов главной линии прокатного стана с целью выявления неисправностей, влияющих на точность проката»

85. Установлены точки контроля параметров вибрации механизмов главной линии стана, позволяющих выявить неисправности оборудования.

86. Методика и результаты исследований будут использованы для повышения точности получаемого проката и эффективности работы прокатного оборудования.от МИСнСот ОАО ВИЛС

87. Об использовании разработок ГТУ МИСиС на тему: «Методика оценки влияния технического состояния прокатного оборудования на точность проката»

88. Установлены точки контроля параметров вибрации механизмов главной линии стана, позволяющих выяснить неисправности оборудования.

89. Систематизированы математические описания частотных характеристик возможных неисправностей механизмов главной линии стана, позволяющие по спектру вибрации идентифицировать неисправность.

90. Результаты исследований будут использованы с целью повышения качества получаемого проката.1. Научный руководительот МИСиСот ФГУП ОЗТМиТС1. Главный технологдоц.,1. М .Н.Скрипаленко1. А.С.Рыжов1. Ю.М.Михайлов