Технологическое обеспечение точности базовых поверхностей при сборке опор технологических барабанов

Актуальность работы. В настоящее время в различных отраслях промышленности широко применяют вращающиеся технологические барабаны (ТБ). ТБ — это промышленные установки с вращательным движением вокруг собственной оси и предназначенные для нагрева и транспортирования сыпучих материалов с целью их физико-химической обработки (рис. 1). К таким установкам можно отнести вращающиеся печи для спекания шихт при производстве глинозема, получения цементного клинкера, окислительного, восстановительного и хлорирующего обжига, прокалки гидроокиси алюминия, кокса, карбонатов, обезвоживания материалов, извлечения цинка или свинца и др.

ТБ в большинстве случаев работают непрерывно и даже кратковременные остановы в их работе могут приводить к значительным колебаниям температуры корпуса, его деформациям и разрушению внутреннего футерующего слоя. Возможные остановы приводят также к потере производительности ТБ. Останов, например, вращающейся цементной печи 05×185 м на один час приводит к потере производительности примерно на 60 т. В связи с этим к надежности их работы предъявляют повышенные требования. Наработка на отказ деталей и узлов ТБ должна быть не менее срока начала проведения планового капитального ремонта.

Однако на практике довольно часто наблюдаются остановы в работе ТБ по причине образования трещин на корпусе, перегрева корпуса из-за разрушения футерующего слоя, срыва башмаков, фиксирующих осевые смещения бандажей и т. п.

Проводимые ремонтные работы, особенно по восстановлению футеровки, требуют останова и охлаждения ТБ с потерей не менее 3.4 часов времени.

Рис. 1 • Общий вид технологического барабана — вращающаяся печь для обжига цементного клинкера.

Основная причина появления дефектов, приводящих к отказам в работе, кроется в отклонении точности базовых поверхностей как в пределах одной, так и всех опор ТБ. Даже на вновь смонтированных агрегатах наблюдаются значительные отклонения формы и взаимного расположения базовых поверхностей, что приводит к нарушению условий контакта поверхностей качения ТБ.

При сборке такого крупногабаритного оборудования даже при высокой точности изготовления деталей не предприятии-изготовителе, при монтаже возникают значительные погрешности на замыкающих звеньях. Очевидно, что для обеспечения их точности в заданных пределах требуется использование метода пригонки — обработка базовых поверхностей, особенно у составных бандажей, после их сварки электрошлаковым способом. Перед монтажом обработке должны подвергаться также посадочные поверхности корпуса ТБ для установки бандажа. Эти работы позволят достичь требуемой точности формы и поворота базовых поверхностей, чтобы обеспечить оптимальные условия контакта на опорах ТБ.

На многих предприятиях при раскатке, более чем на допустимую величину, поверхности качения опорных роликов обрабатывают, демонтировав их с ТБ, или на работающем агрегате с использованием специальных переносных станков. При последующей эксплуатации, уже через 1,5.2 месяца, опять наблюдается раскатывание поверхностей на роликах с величинами, превышающими допустимые. Очевидно, что для повышения эксплуатационной надежности такого уникального оборудования как ТБ, необходимо обеспечить требуемую точность базовых поверхностей их опор.

Необходимые условия и максимальный эффект можно достигнуть выполняя механическую обработку базовых поверхностей непосредственно на месте сборки, с использованием комплекса мобильного оборудования.

Применение известных технологий обработки с использованием специальных переносных станков сдерживается недостаточным изучением механизма формирования погрешности при обработке базовых поверхностей и особенно поверхностей — основных баз составных бандажей.

Представленная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ в Белгородском государственном технологическом университете им. В. Г. Шухова.

Целью работы является разработка технологического процесса с введением операций механической обработки базовых поверхностей, необходимого оборудования и средств технологического оснащения для достижения заданной точности замыкающих звеньев опор крупногабаритных ТБ при их сборке.

Научную новизну работы составляет следующее:

1. Впервые для достижения точности на замыкающих звеньях опор крупногабаритных ТБ предложено ввести операции механической обработки поверхностей — основных и вспомогательных баз промежуточных звеньев.

2. Математическая модель формирования погрешности поверхностей основных и вспомогательных баз промежуточных звеньев опор ТБ при их обработке мобильным оборудованием.

3. Математическая модель формирования погрешности поверхностей.

— основных и вспомогательных баз при обработке в условиях неопределенности базирования.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований в виде принципиально новых: методики, схем, алгоритма обработки, геометрических и технологических параметров, а также необходимого мобильного оборудования и средств технологического оснащения.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Новый, высокоэффективный технологический процесс сборки опор крупногабаритных ТБ с введением операций механической обработки базовых поверхностей промежуточных звеньев.

2. Математическую модель формирования погрешности при обработке базовых поверхностей опор ТБ мобильным оборудованием;

3. Математическую модель формирования погрешности при обработке базовых поверхностей опор ТБ в условиях неопределенности базирования;

4. Методику, схемы и алгоритм обработки базовых поверхностей промежуточных звеньев опор ТБ.

5. Научно-обоснованные конструктивные и технологические решения, использованные при конструировании, изготовлении и внедрении комплекса мобильного оборудования, обеспечивающего возможность обработки базовых поверхностей опор непосредственно на месте сборки ТБ.

Внедрение результатов работы: результаты работы были внедрены на многих ведущих предприятиях промышленности строительных материалов РФ: ОАО «Осколцемент" — ОАО ПО «Якутцемент" — ООО ТД «Сибирский цемент" — ОАО «Искитимцемент».

По результатам работы внедрены:

— методика обеспечения требуемой точности базовых поверхностей опор ТБ механической обработкой мобильным оборудованием;

— технологические процессы и комплекс мобильного оборудования, обеспечивающие возможность обработки базовых поверхностей опор ТБ непосредственно на месте их сборки.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс в БГТУ им. В. Г. Шухова и БИЭИ и рассматриваются при изучении дисциплин «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки», а также при курсовом и дипломном проектировании. '.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 704 295,5 рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы неоднократно докладывались и обсуждались на международных и межрегиональных конференциях и получили одобрение:

— Международной научно-практической конференции «Наука и молодежь в начале нового столетия», г. Губкин, 2007 г.;

— Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (XVIII научные чтения), г. Белгород, 2007 г.;

— Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия», г. Губкин, 2008 г.

— Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия», г. Губкин, 2009 г.

Публикации: по теме диссертационной работы опубликовано 18 научных работ, в том числе 2 — в изданиях рекомендованных ВАК. Получен патент № 77 567 на полезную модель «Станок для обработки бандажей и роликов».

Структура диссертации включает введение, 5 глав, заключение, приложения, список литературы, включающий 110 источников.

7. Результаты работы используются в учебном процессе БГТУ им. В. Г. Шухова, БИЭИ, их филиалах и представительствах. Они отражены в рабочих программах и учено-методической литературе. Экономический эффект при внедрении разработанной технологии составит 704 295,5 рублей.

Заключение

и общие выводы.

1. На основании теоретических и экспериментальных исследований получено решение актуальной научной задачи — разработана технология сборки опор ТБ с введением обработки базовых поверхностей непосредственно в условиях сборки ТБ, что имеет важное народнохозяйственное значение.

2. Разработаны математические модели позволяющие моделировать процесс обработки базовых поверхностей опор ТБ по различным доступным схемам с использованием комплекса мобильного оборудования.

3. Определены оптимальные схемы, позволяющие вести обработку базовых поверхностей с исправлением формы: с расположением резца fpe — -90для условий неопределенности базирования — с применением ДСС и любым его угловым положением относительно опорных роликов.

4. Определены оптимальные межосевой размер роликов ДСС Ro = 1200.1700 мм. и глубина резания t =(0,6.0,8)ECR, при которых обработка базовых поверхностей возможна при минимальном числе рабочих ходов и минимальной величине снимаемого припуска.

5. Результаты экспериментальной обработки поверхностей бандажей подтверждают результаты математического моделирования, что показывает адекватность разработанных математических моделей и программ, и возможность их применения для поиска оптимальных схем и параметров обработки таких уникальных и дорогостоящих изделий как опоры ТБ.

6. Усовершенствован комплекс мобильного оборудования, позволяющий вести обработку базовых поверхностей опор на месте сборки ТБ, непосредственно перед установкой отдельных элементов на ТБвести обработку базовых поверхностей с исправлением формы даже в условиях неопределенности базирования.

7. Разработаны принципиально новые: методика, схемы и алгоритм обработки, геометрические и технологические параметры, а также необходимое мобильное оборудование и средства технологического оснащения.

8. Разработанная технология и модернизированный комплекс мобильного оборудования, созданные в БГТУ им. В. Г. Шухова, внедрены в: АО «Осколцемент», АО «Искитимцемент», ООО ТД «Сибирский цемент», АО «Якутцемент». Годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составил 704 295,5 рублей.